MAKALAH

MOTOR LISTRIK

LISTRIK DAN ELEKTRONIKA DASAR

Disusun oleh :

ERLANGGA NOVRIANTO JAYA 13504241001

AINUN NIZAR HILMI 13504241028

ARY HENDRIYANTO 13504241029

ANASBI SUJARWA 13504241038

M. REZKY FATHURROCHIM 13504241043

PENDIDIKAN TEKNIK OTOMOTIF

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

2013

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dewasa ini, kemajuan teknologi sudah berkembang pesat. Semakin besar kemajuan

teknologi di dunia ini, semakin besar pula tingkat polusi di dunia ini. Apalagi di kota-kota

besar, temperaturnya cukup tinggi karena besarnya polusi udara dan kurangnya pepohonan

yang berfungsi untuk menyerap polusi udara tersebut. Dan salah satu penyumbang polusi

terbesar di dunia ini adalah bidang otomotif.

Para ahli lingkungan telah menemukan indikasi adanya dampak yang terbesar bagi

lingkungan dan dunia secara global akibat polusi dari asap kendaraan bermotor yang telah

berkembang pesat ini.” (Bapedal, 1998). Hal ini dikarenakan motor bakar yang mempunyai

emisi gas buang cukup tinggi. Kontribusi gas buang kendaraan bermotor sebagai sumber

polusi udara mencapai 60-70%, bandingkan dengan industri yang hanya berkisar antara 10-

15%.Dari jumlah total tiap zat pencemaran utama yang dikeluarkan setiap tahun, karbon

monoksida (CO) merupakan zat pencemar terbanyak dan kendaraan bermotor adalah

sumber utamanya. Ahli Kesehatan Masyarakat Dr. dr. Hafni Bachtiar, MPH menjelaskan,

polusi udara yang berbahaya adalah karbon monoksida (CO) yang dihasilkan dari

pembakaran kendaraan bermotor. WHO telah membuktikan bahwa karbon monoksida yang

secara rutin mencapai tingkat tak sehat di banyak kota dapat mengakibatkan kecilnya berat

badan janin, meningkatnya kematian bayi dan kerusakan otak, bergantung pada lamanya

seorang wanita hamil menghirup polutan, dan bergantung pada kekentalan polutan di udara.

Gangguan kesehatan akibat zat-zat pencemar seperti gangguan pada syaraf dan ketidak-

nyamanan kini menghantui masyarakat kita.(AntaraNews.com).

Karena itu ilmuan dibidang otomotif mencoba menemukan penemuan baru dalam

kendaraan yang mempunyai emisi gas buang cukup rendah dan bahkan tidak memiliki gas

buang yang disebut dengan motor listrik. Untuk meningkatkan kemampuan mahasiswa

mengenai motor listrik, banyak lomba-lomba yang diadakan baik tingkat nasional maupun

internasional. Salah satunya lomba mobil listrik dan hybrid kemarin yang diselenggarakan di

Seoul, Korea Selatan. Dan hasilnya luar biasa tim GARUDA UNY berhasih meraih juara

pertama lomba mobil listrik tersebut. Akan tetapi, masih banyak mahasiswa UNY yang belum

tau, apa itu mobil listrik, apa komponen dan bagaimana cara kerjanya. Oleh karena itu kami

membuat makalah tentang motor listrik agar mahasiswa UNY atau mahasiswa seluruh

Indonesia dapat memahami konsep dasar motor listrik, dan dapat mengembangkannya

menjadi sebuah karya anak bangsa.

| Motor Listrik 2

B. Rumusan Masalah

1. Apakah fungsi dari motor listrik ?

2. Apakah simbol motor listrik dan bagaimana konstruksinya?

3. Apa saja jenis-jenis motor listrik dan karakteristiknya ?

4. Bagaimanakah prinsip kerja motor listrik ?

5. Seperti apakah aplikasi motor listrik dalam bidang otomotif ?

C. Tujuan

1. Mengetahui fungsi motor listrik.

2. Mengetahui simbol dan konstruksi motor listrik.

3. Mengetahui jenis-jenis dan karakteristik motor listrik.

4. Memahami prinsip kerja motor listrik.

5. Mengetahui aplikasi motor listrik di otomotif.

BAB II

PEMBAHASAN

A. Pengertian dan Fungsi Motor Listrik

Salah satu pengembangan penting dalam bidang kelistrikan adalah motor listrik.

Motor listrik merubah energi listrik menjadi energi mekanik (gerak). Motor banyak digunakan

untuk item seperti refrigerator, air conditioning, food mixer, vacuum cleaner, grinder, pump,

power bench, saw, lathes, mesin-mesin kayu dan mesin-mesin lainnya.

Motor listrik berdasarkan arus listriknya dibagi menjadi dua yaitu motor listrik arus

searah dan motor listrik arus bolak balik. Namun pada makalah ini kami hanya akan

membahas motor listrik arus searah karena motor ini lebih banyak penerapannya dalam

bidang otomotif. Motor arus searah pada zaman dahulu sebelum dikenal motor arus bolak

balik, banyak digunakan untuk menghasilkan tenaga mekanik berupa kecepatan atau

perputaran, baik untuk mesin-mesin produksi di pabrik dan di industri maupun untuk traksi,

tram listrik dan sebagainya.

Berdasarkan karakteristiknya, maka motor arus searah ini mempunyai daerah

pengaturan putaran yang luas dibandingkan dengan motor arus bolak balik, sehingga

sampai sekarang masih banyak dipergunakan pada pabrik dan industri seperti pabrik kertas,

tekstil, dan pabrik-pabrik yang mesin produksinya memerlukan pengaturan putaran yang

luas. Konstruksi motor arus searah sama dengan konstruksi generator arus searah, hanya

| Motor Listrik 3

perbedaannya pada prinsip kerjanya, sehingga satu peraangkat mesin arus searah dapat

berfungsisebagai motor maupun generator.

B. Simbol dan Konstruksi Motor Listrik

Simbol motor listrik dalam suatu rangkaian elektronik adalah sebagai berikut:

Gambar 01. simbol motor listrik

Simbol motor listrik ini hampir sama dengan simbol generator listrik karena pada

dasarnya kedua alat tersebut mempunyai konstruksi yang sama. Bedanya hanya huruf

dibagian tengahnya jika motor ada huruf “M”, sedangkan untuk generator ada huruf “G”.

Konstruksi dasar dari motor listrik cukup sederhana, alat ini menggunakan magnet

dan konduktor yang dirancang sedemikian rupa sebagai berikut.

Gambar 02. Konstruksi motor listrik

| Motor Listrik 4

C. Prinsip Kerja Motor Listrik

Prinsip Kerja Motor Induksi (AC)

Prinsip kerja dari motor induksi adalah sebagai berikut:

1. Apabila sumber tegangan 3 fasa dipasang pada kumparan stator, maka akan timbul

medan putar dengan kecepatan ns = .

2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.

3. Akibatnya pada kumparan rotor timbul ggl induksi sebesar:

E2s = 4,44 f2N2 (untuk satu fasa)

E2s adalah tegangan induksi pada saat rotor berputar.

4. Karena kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup, ggl(E) akan

menghasilkan arus (I).

5. Adanya arus (I) di dalam medan magnet menimbulkan gaya (F) pada rotor.

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

kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator.

7. Seperti telah dijelaskan pada (3) tegangan induksi timbul karena terpotongnya batang

konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar tegangan terinduksi

diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns)

dengan kecepatan berputar rotor (nr).

8. Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip(S) dinyatakan dengan:

S = x 100%

9. Bila nr = ns. Kopel motor akan ditimbulkan apabila n, tegangan tidak akan

terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada kumparan jangkar rotor, dengan

demikian tidak dihasilkan kopel.r lebih kecil dari ns.

10. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga motor tak serempak atau

asinkron.

Prinsip Kerja Motor DC

Pada dasarnya prinsip kerja motor listrik memanfaatkan sifat magnet yaitu apabila

kutub yang sejenis bertemu maka akan saling tolak menolak, tolakan inilah yang

dimanfaatkan dalam motor listrik. Prinsip kerja motor searah, berdasarkan pada penghantar

yang membawa arus ditempatkan dalam suatu medan magnet maka penghantar tersebut

akan mengalami gaya. Gaya menimbulkan torsi yang akan menghasilkan rotasi mekanik,

| Motor Listrik 5

sehingga motor akan berputar. Jadi motor arus searah ini menerima sumber arus searah

dari jala-jala kemudian dirubah menjadi energi mekanik berupa perputaran, yang nantinya

dipakai oleh peralatan lain.

Ringkasan prinsip kerja dari motor membutuhkan:

1. Adanya garis-garis gaya medan magnet (fluks), antara kutub yang berada di stator.

2. Penghantar yang dialiri arus ditempatkan pada jangkar yang berada dalam medan magnet

tadi.

3. Pada penghantar timbul gaya yang menghasilkan torsi.

Prinsip kerja motor arus searah ini perhatikan gambar berikut :

Gambar 03. Medan yang dihasilkan oleh kutub

Gambar 04. Medan sebagai hasil arus yang mengalir pada penghantar

| Motor Listrik 6

Gambar 05. Interaksi kedua medan menghasilkan gaya

Terjadinya rotasi motor arus searah sebagai interaksi antara medan magnit yang

dihasilkan oleh kutub pada stator dan medan magnit yang dihasilkan oleh arus yang

mengalir pada penghantar. Arah gaya usaha pada suatu konduktor dapat diketahui dengan

menggunakan aturan tangan kiri flemming (sering disebut dengan aturan motor), dengan

menyatakan sebagai berikut “rentangkan ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah sedemikian

rupa sehingga tegak lurus satu sama lain. Bila titik jari telunjuk menunjukan arah medan

magnet, jari kedua adalah arah aliran arus dan ibu jari menunjukan arah gerakan konduktor.”

Gambar 06. Aturan tangan kiri flemming

Jari telunjuk - Magnet

Jari tengah - Arus

Ibu jari - Gerakan

| Motor Listrik 7

Gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada penghantar yang tempatkan

dalam suatu medan magnet (Gaya Lorentz / counter electromotive force) tergantung dari hal-

hal berikut :

1. Kekuatan dari medan magnet.

2. Harga dari arus yang melalui penghantar.

3. Panjang kawat yang membawa arus.

Sehingga dapat dibuat rumus sebagai berikut:

F=B . I .L

Dimana:

F = gaya lorentz (N)

B = kerapatan flux magnet (Wb/m2)

I = arus listrik (A)

L = panjang sisi kumparan rotor (m)

D. Jenis-Jenis Motor Listrik dan Karakteristiknya

Jenis-jenis motor listrik dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar motor

listrik AC dan motor listrik DC. Dari jenis tersebut masih dibagi lagi menjadi beberapa

macam. Berikut klasifikasi motor listrik dan karakteristiknya secara detail.

1. Motor Listrik AC

Motor listrik AC adalah motor listrik yang sumber tegannya berasal dari arus bolak

balik (Alternating Current) Motor listrik arus bolak-balik diklasifikasikan dengan dasar prinsip

pengoperasian sebagai motor asinkron (induksi) atau motor sinkron. Motor induksi adalah

jenis motor dimana tidak ada tegangan eksternal yang diberikan pada rotornya, tetapi arus

pada stator menginduksikan tegangan pada celah udara dan pada lilitan rotor untuk

menghasilkan arus rotor dan medan magnet. Medan magnet stator dan rotor kemudian

berinteraksi dan menyebabkan rotor motor berputar.

| Motor Listrik 8

Gambar 07. Konstruksi motor listrik

Motor listrik memiliki 2 komponen listrik utama yaitu:

a. Rotor, motor induksi menggunakan 2 jenis rotor:

1. Rotor sangkar tupai, terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam

petak-petak slot paralel. Batang-batang tersebut diberi hubungan pendek pada

kedua ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek.

2. Rotor belitan, yang memiliki gulungan 3 fasa, lapisan ganda dan terdistribusi.

Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fasa digulungi kawat pada bagian

dalamnya dan ujung lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada

batang as dengan sikat yang menempel padanya.

b. Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dan slots untuk membawa gulungan

tiga fasa. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan

diberi spasi geometri sebesar 120 derajat.

Klasifikasi Motor Induksi

Motor induksi dapat diklsifikasikan menjadi dua kelompok utama, yaitu:

1. Motor induksi satu fasa. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi

dengan pasokan daya satu fasa, meiliki sebuah motor sangkar tupai, dan

memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini

merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga,

seperti kipas angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan

hingga 3 sampai 4HP.

| Motor Listrik 9

2. Motor induksi tiga fasa. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga

fasa yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat

berupa sangkar tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor sangkar

tupai), dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri

menggunakan jenis ini. Sebagai contoh pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan

listrik, dan grinder. Tersedia dalam ukuran 1/3 atau ratusan HP.

Motor induksi tiga fasa membuat medan putar yang dapat menstart motor,

motor satu fasa memerlukan alat pembantu starting. Pada saat motor induksi satu

fasa berputar, motor membangkitkan medan magnet putar. Motor induksi satu fasa

lebih besar ukurannya untuk HP yang sama dibandingkan dengan motor tiga fasa,

motor satu fasa mengalami pembatasan pemakaian dimana daya tiga fasa tidak ada.

Apabila berputar, torsi yang dihasilkan oleh motor satu fasa adalah berpulsa dan

tidak teratur, Yang mengakibatkan faktor daya dan efisiensi yang rendah

dibandingkan dengan motor banyak fasa.

Rangkaian Ekivalen Motor Induksi

Untuk mempermudah penganalisaan dengan menggunakan rangkaian-rangakaian

ekivalen, lebih dahulu ditinjau keadaan motor induksi dimana motor induksi sebagai satu

transformator. Pentransferan energi dari stator ke rotor dari satu motor induksi adalah

besaran induksi elektromagnetik, karenanya motor induksi dapat dianggap sebagai

transformator dengan stator merupakan primer dan rotor sebagai rangkaian sekunder seperti

yang terlihat pada gambar 08 di bawah ini:

Gambar 08. Rangkaian Motor Induksi

Dalam diagram vektor gambar, V1 adalah tegangan fasa stator; R1 dan X1 adalah

tahanan stator dan reaktansi bocor pada lilitan fasa stator. Tegangan (V1) menghasilkan

fluks magnet, dimana primer (stator) dan dalam sekunder (rotor) timbul tegangan induksi Er

| Motor Listrik 10

(S.E2). Tegangan terminal sekunder tidak ada sebab keseluruhan tegangan induksi Er telah

habis terpakai dalam rangkaian tertutup dari rotor, dengan demikian:

V1 = E1 + I1 (R1 + X1) .................................(1)

Besarnya Er tergantung pada faktor transformasi tegangan antara stator dan rotor,

dan juga tergantung pada slip. Seakan-akan seluruhnya tegangan Er diserap dalam

impedansi rotor.

Er = I2 . Z2 .....................................................(2)

Atau

Er = I2 . ( R2 + X2 )....................................... (3)

Dalam diagram vektor, Io adalah arus primer tanpa beban. Arus ini mempunyai dua

komponen yaitu komponen rugi besi ( Ic ), yang menghasilkan rugi motor, arus magnetisasi

(Im ) yang menghasilkan fluks magnet.Dengan demikian:

Io2 = ( Ic )2 + ( Im )2 ……….......................... (4)

Umumnya pada transformator, Io adalah kecil. Hal ini disebabkan reaktansi pada

transformator rendah. Seperti halnya pada ransformator, harga sekunder dapat ditransfer ke

primer atau sebaliknya. Peralihan impedansi atau resistansi dari sekunder ke primer harus

dikali dengan a2, sedangkan arus dibagi dengan a. rangkaian ekivalen motor induksi dimana

semua harga stator di transfer ke primer adalah seperti gambar 2.3 di bawah ini:

Gambar 09. Rangkaian Motor Induksi

Sedangkan rangkaian ekivalen motor induksi dapat dilihat pada gambar 2.4 berikut:

| Motor Listrik 11

Gambar 10. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi

Kerugian Pada Motor Listrik

a). Kerugian panas internal motor listrik

Pada dasarnya setiap motor listrik yang beroperasi cenderung mengeluarkan panas.

Panas ini timbul oleh karena adanya kerugian-kerugian daya yang dihasilkan motor listrik.

Kerugian ini antara lain:

1. Rugi-rugi inti, yaitu energi yang diperlukan untuk memagnetisasikan beban inti

(histerisis) dan kerugian-kerugian karena timbulnya arus listrik yang kecil yang

mengalir pada inti (arus eddy).

2. Rugi-rugi tembaga, yaitu rugi-rugi panas (I²R) pada lilitan stator karena arus listrik (I)

mengalir melalui penghantar kumparan dengan tahanan (R).

3. Kerugian fluks bocor, yaitu akibat dari fluks bocor yang diinduksikan oleh arus beban

bervariasi sebagai kuadrat arus beban.

4. Kerugian angin dan gesekan, kerugian ini diakibatkan oleh gesekan angin dan

bantalan terhadap putaran motor.

b). Panas eksternal motor listrik

Dalam melakukan tugas operasinya, motor listrik sebagai sumber tenaga mekanik

untuk penggerak haruslah dilindungi terhadap gangguan-gangguan eksternal, yang dapat

menimbulkan panas pada motor listrik saat beroperasi. Gangguan-gangguan eksternal itu

antara lain:

Gangguan mekanik, meliputi:

Bantalan (bearing) yang sudah aus.

| Motor Listrik 12

Salah satu tegangan fasa terbuka akibat kontaktor yang rusak.

Kumparan stator yang terhubung singkat.

Gangguan fisik sekeliling, meliputi:

Terjadi kerusakan akibat terbentur sesuatu sehingga terjadi perubahan fisik pada

motor listrik.

Suhu kamar dimana motor listrik tersebut dioperasikan.

Pendinginan (kipas) motor yang tidak baik.

Gangguan dalam operasi dari sistem keseluruhan

Akibat pembebanan lebih.

Akibat pengasutan motor listrik.

Kenaikan suhu pada kumparan.

Bila arus listrik (I) mengalir dalam rangkaian dengan tahanan (R) selama t detik, nilai kalorifik

J (Joule) adalah:

J = I2.R.t (Joule) …………................. (5)

Oleh karena itu, bila motor listrik dijalankan, suhu motor akan naik sebanding dengan

waktu kerjanya sehingga jika motor beroperasi, kenaikan suhunya dapat diketahui dengan

mengukur tahanan kumparan sebelum dan sesudah dioperasikan selama waktu tertentu

dengan menggunakan persamaan:

RcRh

=1+a (t 1)1+a( t 2)

………................ (6)

Dimana: Rc = Tahanan kumparan sebelum dioperasikan (Ohm)

Rh = Tahanan kumparan setelah dioperasikan (Ohm)

α = Koefisien temperatur tahanan dari tembaga (0,00428 Ohm/°C)

t1 = Temperatur ruang awal (°C)

t2 = Temperatur setelah beroperasi (°C)

2. Motor DC

Motor DC adalah motor yang sumber tegangannya merupakan arus searah (Direct

Current).

| Motor Listrik 13

Jenis-jenis motor ini sebagai berikut :

1. Motor DC Tipe Shunt

Pada shunt motor, gulungan magnetnya melintang atau sejajar dengan armatur,

shunt motor biasanya disebut dengan constant speed motor. Digunakan untuk mesin-mesin

perkakas dan peralatan lainnya yang memerlukan kecepatan konstan (tetap) dengan beban

yang beragam. Pada shunt motor, keduanya magnet dan armatur dihubungkan melintang

dengan power line. Dalam kondisi beban kosong, conter ems (electromotive strenght) hampir

sama dengan garis tegangannya. Bila arus yang mengalir di armatur sedikit, maka momen

yang didapat juga akan kecil.

Gambar 11. Motor tipe shunt

Ketika diberi beban dan kecepatan armatur berkurang, counter emf (electromotive

force) juga akan berkurang. Bila counter emf berkurang, makaarus pada armatur dan

momen akan bertambah. Ketika momen sesuai dengan bebannya, kecepatan motor akan

tetap sama. Total arus yang dipakai oleh motor ini adalah sama dengan jumlah arus pada

armatur dan magnetnya. Input power dapat dihitung dengan menggunkan rumus daya :

P=V . I

P = daya atau power

V = tegangan

I = arus listrik

Catatan, output power akan berbeda karena motor tidak 100% efisien.

2. Motor DC Tipe Seri

| Motor Listrik 14

Pada motor seri, gulungan magnet dihubungkan secara seri dengan gulungan

armatur seperti tampak pada gambar.

Gambar 12. Motor tipe seri

Semua jalur arus harus mengalir melalui kedua gulungan tersebut. Dengan kondisi

mendapat beban, counter emf menolak garis tegangan dan tetap menjaga arus dilevel

aman. Jika beban secara tiba-tiba dihilangkan, kecepatan arus akan bertambah sehingga

counter emf menjadi lebih besar. Counter emf yang lebih tinggi akan menurunkan arus yang

mengalir ke magnet dan mengurangi kekuatan medan magnetnya. Dan pada gilirannya

putaran motor akan bertambah cepat :

speed= counter emffield strenght

. K

Reaksi ini terjadi dengan sendirinya, dan pada akhirnya motor akan mencapai

kecepatan dimana armatur akan bermain sendiri karena gaya sentrifugal. Selanjutnya motor

seri tidak akan pernah dijalankan tanpa adanya beban. Motor seri akan dihubungkan

langsung ke mesin mlalui gears, karena tidak aman jika memakai drive belt dari motor seri

ke mesin. Jika belt putus atau selip, motor akan berputar secara liar dan merusak dirinya

sendiri. Kunci keuntungan dari motor seri adalah kemampuannya mengeluarkan momen

yang besar dan mampu menahan beban. Saat mendapat beban, kecepatan armatur menjadi

lambat, dan kemudian cemf menjadi rendah. Kondisi tersebut menyebabkan arus pada

armatur menjadi besar dan momennya bisa juga bertambah. Motor seri mempunyai

gulungan armatur yang kuat untuk membawa arus yang besar ini. Saat kecepatan motor

bertambah, cemf akan terbentuk, arus menjadi berkurang, dan momen juga berkurang.

Motor seri banyak digunakan pada kereta listrik, crane dan hoist, juga jenis peralatan penarik

lainnya.

3. Motor DC Tipe Compound

| Motor Listrik 15

Motor jenis compoud adalah gabungan dari kdua jenis motor yaitu mempunyai

gulungan shunt dan seri. Keunggulan-keunggulan dari kedua motor tersebut dipadukan pada

motor ini.

Gambar 13. Motor tipe compound

Gulungan seri juga mebawa arus armatur, gulungan tersebut terdiri dari banyak lilitan

kawat tebal. Gulungan magnet shunt terdiri dari banyak lilitan kawat tebal, kedua digulung

pada kutub magnet yang sama.

Ada dua cara dalam menghubungkan gulungan-gulungan tersebut. Jia medan

magnet pada gulungan seri menguatkan medn magnet pada gulungan shunt, maka motor

tersebut dapat dikatakan sebagai motor compound kumulatif. Jika kedua gulungan

dihubungkan secara berlawanan satu sama lainnya, maka motor tersebut dapat dikatakan

motor compound differential.

Gambar 14. Motor compound kumulatif/pendek

| Motor Listrik 16

Gambar 15. Motor compound differential/panjang

Ciri-ciri perbedaan kedua motor tersebut yaitu : motor compound kumulatif unggul

dalam start awal, cocok untuk beban berat, dimana kecepatan bukan hal yang mutlak.

Beban bisa dihilangkan secara aman dalam motor ini. Ciri dari motor compound differential

sama seperti shunt motor, yaitu start awal rendah, dan mempunyai kecepatan yang baik jika

bebannya tidak terlalu banyak. Konsekuensinya motor ini tidak begitu banyak ditrima secara

luas.

4. Universal Motor

Hukum kemagnetan dipakai untuk menjelaskan kerja dari motor DC. Namun,

akankah motor DC bekerja pada arus AC ? jawabannya adalah bisa, dengan beberapa

batasan. Motor-motor yang bisa bekerja baik dengan menggunakan arus AC maupun arus

DC, kedua kutub magnet dan gulungan armatur secara berkala akan terbalik. Jadi, selama

dua kutub utara saling menolak satu sama lainnya, seperti pada kedua kutub selatan, motor

DC akan tetap berjalan saat diberikan arus AC. Untuk hasil terbaik, motor yang digunakan

adalah motor seri. Bila memakai motor shunt, saat dihubungkan ke arus AC, tahapan induksi

pada medan magnet dapat berpindah, sehingga bisa merusak motor. Untuk pemakaian

industri motor universal yang dipakai lebih baik digulung secar seri. Motor-motor ini tidak

dipakai untuk pekerjaan berat karena besarnya jumlah sparking pada brushes. Motor-motor

komersial tipe ini cocok dipakai untuk kipas kecil, mesin bor, dan gerinda.

5. Permanent Magnet Motor

Kebanyakan industri dewasa ini memakai motor DC yang menggunakan magnet

permanen. Kisaran outputnya dari 1-50th sampai 5 tenaga kuda. Motor ini mempunyai

rancangan yang sederhana dan hanya memerlukan tegangan kesirkuit armatur. Magnet

permanen pada motor DC dipasang pada kutub-kutub didalam koil listriknya.

| Motor Listrik 17

E. Aplikasi Motor Listrik di Otomotif

Salah satu aplikasi motor listrik di otomotif adalah sistem starter, oleh karena itu kami

akan membhas mengenai sistem tersebut.

Pengertian Motor starter

Kebanyakan mesin mobil bekerja dengan system empat langkah atau 4 tak yang

terdiri dari langkah masuk,langkah kompresi,langkah pembakaran,dan langkah buang.

Diantara langkah-langkah tersebut,energy untuk menggerakkan mesin agar mesin tetap bisa

berputar hanya dihasilkan dari langkah pembakaran campuran bahan bakar dan udara.

Pada saat starting mesin,diperlukan daya putar awal dan langkah kompresi harus disuplai

dari luar untuk memutar crankshaft.pada saat tersebut diperlukan battery,starting

motor,ignition switch dan wiring.pada kendaraan mobil dynamo starter yang merupakan

komponen yang tidak kalah penting dan merupakan komponen vital bagi kendaraan.

Sistem starter yaitu komponen pada mobil yang merubah tenaga listrik menjadi

tenaga mekanik ( tenaga gerak). Faktor – factor yang merubah energy listrik menjadi energy

mekanik.

" Magnet + Penghantar + Listrik = GERAKAN "

Fungsi Starter:

Sebagai penggerak awal pada mobil agar mesin/engine dapat hidup. atau bisa

dikatakan sbg pemacu agar mesin dapat hidup. karena mesin mobil/ kendaraan tidak dapat

bergerak dg sendirinya tanpa digerakan terlebih dahulu. nah disinilah motor stater

dibutuhkan.

Terdapat tiga tipe sistem starter yaitu:

1. Tipe Planetary

Gambar 16. Starter tipe planetary

| Motor Listrik 18

Pada starter tipe ini menggunakan tiga buah gear sebagai penopang poros armature

juga sebagai penggerak armature itu sendiri sebelum memutar kopling dan pinion gear.

2. Tipe Reduksi

Gambar 17. Starter tipe reduksi

Pada starter tipe ini terdapat gear-gear yang saling mereduksi dari kumparan

armature hingga ke gear pada poros kopling.

3. Tipe Konvensional

Gambar 18. Starter tipe konvensional

Pada starter tipe ini hanya terdapat satu buah gear yaitu pinion gear yang akan

terhubung ke fly wheel gear ketika drive lever mendorong gear tersebut saat starter berputar

Komponen Motor Stater Dan Fungsinya

| Motor Listrik 19

Gambar 19. Komponen starter

1. Kumparan Medan (Field Coil) : Untuk menimbulkan medan magnet dalam arah mendatar.

2. Pole Core : Untuk penopang field coil dan memperkuat medan magnet yang ditimbulkan

field coil

3. Yoke : sebagai tempat pole core yang diikat dengan sekrup

Gambar 20. Komponen starter

2. Kumparan Jangkar (Armatur)  : Untuk menimbulkan medan magnet dalam arah melingkar

Gambar 21. armatur

a. Komutator : Untuk kedudukan sikat arang karbon (Brush).

b. Starter Clutch : Untuk mencegah putaran berlebih dari motor starter.

| Motor Listrik 20

c. Pinion Gear : Untuk meneruskan daya putar starter ke mesin dengan memutarkan

ring gear.

d. Armature dan shaft : merubah energi listrik menjadi energi mekanik dalam bentuk

gerak putar.

e. Armature Brake : untuk pengereman putaran armature setelah lepas dari perkaitan

dengan roda penerus yang terletak pada bagian belakang dari motor starter

3. Rangkaian Sikat : sebagai tempat kedudukan sikat dan juga untuk mengalirkan arus listrik

kedalam rangkaian starter. Brush : Meneruskan arus listrik dari field coil ke armature coil

langsung ke massa melalui komutator.

4. Switch Starter : Untuk menghubung dan memutuskan arus litrik yang mengalir pada pada

rangkaian.

a. Starter Clutch : Memindahkan momen puntir dari armature saft kepada roda penerus

sehingga dapat berputar.

b. Magnetic Switch atau Solenoid starter : Menghubungkan dan melepaskan pinion gear

dari roda penerus serta untuk menghubungkan arus listrik dari aki menuju field

coil,armature dan ground untuk membuat motor starter berputar

Gambar 22. Magnetic switch

Terdapat 3 Terminal pada switch starter yaitu : 30, 50 dan C. Dan juga terdapat dua buah

gulungan utama yaitu : Pull in Coil dan Hold in Coil.

1. Pull in coil : menarik plunger saat kunci kontak on

2. Hold in coil : menahan plunger agar tidak kembali saat proses starter

berlangsung.

3. Pegas pengembali : mengembalikan plunger ketika kunci kontak off

4. Kontak plat : memutus dan menghubungkan antara terminal B dan C.

5. Plunger : meneruskan gaya tarik coil dan gaya dorong dari pegas ke drive

lever.

| Motor Listrik 21

5. Drive Lever : Untuk menghantarkan atau mendorong pinion gear terhubung ke fly weel

gear saat magnetic switch atau solenoid bekerja.

Cara Kerja Sistem Starter

Pada saat starter switch on

Gambar 23. Cara kerja saat KK on

Apabila stater switch diputar keposisi on, maka arus dari baterai mengalir melalui

hold in coil ke massa, dan dilain pihak pull in coil, field coil, dan ke massa melaui armatur.

Pada saat ini pull dan hold membentuk gaya magnet dengan arah yang sama, dikarenakan

arus yang mngalir pada kedua kumparan tersebut sama. Dari kejadian ini kontak plat

(plunger), akan bergerak kearah menutup main switch, sehingga drive lever bergerak

menggeser stater clutch kearah posisi berkaitan dengan ring gear. Aliran arus listriknya

sebagai berikut :

Baterai terminal 50 hold in coil massa

cBaterai terminal 50 pull in coil field coil armatur

massa

Oleh karena arus yang mengalir ke field coil pada saat itu relatif kecil, maka armatur

berputar lambat dan memungkinkan perkaitan pinion dengan ring gear menjadi lembut. Pada

keadaan ini kontak plat belum menutup main switch.

Pada Saat Pinion Berkaitan Penuh

| Motor Listrik 22

Gambar 24. Cara kerja saat berkaitan penuh

Bila pinion gear sudah berkaitan penuh dengan ring gear, kontak plat akan mulai

menutup main switch, pada saat ini arus mengalir sebagai berikut :

Baterai terminal 50 hold in coil massa

Baterai main switch terminal C field coil armatur

massa.

Seperti pada gambar diatas diterminal C ada arus, maka arus dari pull in coil tidak

dapat mengalir, akibatnya kontak plat ditahan oleh kemagnetan hold in coil saja. Bersama

dengan itu arus yang besar akan mengalir dari baterai field coil armatur

massa melalui main switch. Akibatnya starter dapat menghasilkan momen puntir

yang besar yang digunakan untuk memutarkan ring gear. Bilamana mesin sudah mulai

hidup, ring gear akan memutarkan armatur melalui pinion. Untuk menghindari kerusakan

starter akibat hal tersebut, maka kopling starter akan membebaskan dan melindungi armatur

dari putaran yang berlebih.

Pada Saat Starter Switch Off

| Motor Listrik 23

Gambar 25. Cara kerja saat KK off

Sesudah starter switch dimatikan keposisi off, dan main switch dalam keadaan belum

membuka (belum bebas dari kontak plat). Maka aliran arusnya sebagai berikut :

Baterai terminal 30 main switch terminal C field coil

armatur massa.

Oleh karena starter off maka pull in coil dan hold in coil tidak mendapat arus dari

terminal 50 melainkan dari terminal C. Sehingga aliran arusnya menjadi :

Baterai terminal 30 main switch terminal C pull

in coil hold in coil massa.

Karena arus pull in coil dan hold in coil berlawanan, maka arah gaya magnet yang

dihasilkan juga berlawanan. Sehingga kedua duanya saling menghapuskan, hal ini

mengakibatkan kekuatan return spring dapat mengembalikan kontak plat keposisi semula.

Dengan demikian drive lever menarik starter clutch dan pinion gear terlepas dari perkaitan.

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

Motor adalah suatu alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

Seperti kutub yang saling tarik menarik; tak sama dengan saling menyeran satu sama

lainnya. Simbol dari motor listrik yaitu

| Motor Listrik 24

Putaran pada motor menghasikan putaran atau lilitan yang disebut dengan momen

atau torque.

Motor listrik dikelompokkan menjandi dua secara umum yaiti motor listrik AC dan

motor listrik DC.

Persentase pengaturan kecepatan dapat dihitung melalui V beban ringan/Vbeban

penuh X 100%.

Shunt motor mempunyai gulungan magnet yang dihubungkan secara paralel dengan

armatur. Jenis motor ini lebih stabil terhadap beban yag beragam.

Series motor mempunyai gulungan yang dihubungkan secara seri dengan armatur.

Mempunyai momen yang besar.

Compound motor mempunyai gulungan magnet yang dihubungkan secara seri dan

paralel dengan armatur. Ada dua macam compound motor : accumulative compound

motor dan differential compound motor.

Prinsip kerja motor listrik menggunakan aturan tangan kiri flemming.

Sistem stater adalah salah satu aplikasi motor listrik di bidang otomotif.

Daftar Pustaka

Berahim, Hamzah.1991.pengantar teknik tenaga listrik.Yogyakarta.Andi Offset

Daryanto.2011.prinsip dasar kelistrikan otomotif.Bandung.Alfabeta

Daryanto.2011.dasar-dasar kelistrikan otomotif.Jakarta.Prestasi Pustaka

Rijono, Yon.1997.dasar teknik tenaga listrik.Jakarta.Andi

| Motor Listrik 25

Toyota Astra Motor.New Step 1 Training Manual

Caterpillar Module.2003.Fundamental Electical.Tullamarine Victoria Australia.Asia Pasific

Learning

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/25738/4/Chapter%20II.pdf

http://www.gobookee.org/penjelasan-motor-listrik-ac-dc/

| Motor Listrik 26