BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebutuhan akan energi pada saat ini terus mengalami peningkatan di berbagai

wilayah. Salah satunya adalah kebutuhan akan listrik. Karena hal itulah pembangunan

pusat pembangkit listrik dilakukan dan dikembangkan sehingga kebutuhan listrik di

wilayah yang jauh bisa terpenuhi atau tersalurkan. Pada pusat pembangkit listrik ,

menggunakan sumber energi seperti bahan baker fosil (minyak, gas alam, dan

batubara), hidro, panas bumi, nuklir, angin, air yang diubah menjadi energi listrik.

Dalam membangun pusat pembangkit listrik diperlukan beberapa komponen

seperti : generator, motor, tranformator, dan panel listrik. Energi listrik dikirimkan

melalui saluran transmisi bertegangan tinggi menuju pusat-pusat beban. Agar energi

listrik tidak banyak yang menghilang maka digunakan transformator penaik tegangan

(step-up transformer), Peningkatan tegangan dimaksudkan untuk mengurangi jumlah

arus yang mengalir pada saluran transmisi yang dengan demikian berarti rugi-rugi panas

(heat-loss) I2R dapat dikurangi. Ketika saluran transmisi mencapai pusat beban, tegangan

tersebut kembali diturunkan menjadi tegangan menengah, dengan menggunakan

transformator penurun tegangan (step-down transformer).

Di pusat-pusat beban yang terhubung dengan saluran distribusi, energi listrik ini

diubah menjadi bentuk-bentuk energi terpakai lainnya seperti energi mekanis (motor),

penerangan, pemanas, pendingin, seperti yang digunakan dikehidupan sehari-hari

Sumber tenaga listrik saat ini merupakan kebutuhan yang cukup mendasar baik

di bidang industri maupun di rumah tangga . Kebutuhan listrik semakin lama semakin

meningkat sejalan dengan perkembangan teknologi. Dalam pendistribusian tenaga listrik

menggunakan jaringan listrik yang cukup panjang, mulai dari pembangkit listrik, gardu-

gardu listrik sampai ke industri atau ke perumahan.

1.2 Tujuan

1 Pembaca dapat mengerti tentang generator AC maupun DC

2 Pembaca dapat mengerti prinsip kerja generator arus bolak-balik

1

3 Pembaca mampu mengetahui kontruksi generator AC maupun DC

4 Pembaca mampu mengetahui jenis-jenis generator AC maupun DC

5 Pembaca dapat mengerti tentang motor AC maupun DC

6 Pembaca dapat mengerti prinsip kerja motor arus bolak-balik

7 Pembaca mampu mengetahui kontruksi motor AC maupun DC

8 Pembaca mampu mengetahui jenis-jenis motor AC maupun DC

9 Pembaca dapat mengerti tentang transformator

10 Pembaca dapat mengerti prinsip kerja transformator

11 Pembaca mampu mengetahui kontruksi transformator

12 Pembaca mampu mengetahui jenis-jenis transformator

13 Pembaca dapat mengerti tentang lampu indikator

14 Pembaca dapat mengerti tentang phus buttom

15 Pembaca dapat mengerti tentang magnet contraktor

16 Pembaca dapat mengerti tentang timer

17 Pembaca dapat mengerti tentang relay

18 Pembaca dapat mengerti tentang tegangan jala-jala

1.3 Rumusan Masalah

Permasalahan yang saya bahas sebagai berikut

1 Apa yang dimaksud dengan Generator?

2 Sebutkan apa saja macam-macam Generator?

3 Apa yang dimaksud Generator AC maupun Generator DC?

4 Bagaimana prinsip kerja Generator AC maupun Generator DC?

5 Bagaimana kontruksi Generator AC maupun Generator DC?

6 Apa yang dimaksud dengan Motor?

7 Sebutkan apa saja macam-macam Motor?

8 Apa yang dimaksud Motor AC maupun Motor DC?

9 Bagaimana prinsip kerja Motor AC maupun Motor DC?

10 Bagaimana kontruksi Motor AC maupun Motor DC?

11 Apa yang dimaksud dengan Transformator?

12 Sebutkan apa saja macam-macam Transformator?

2

13 Apa yang dimaksud Transformator?

14 Bagaimana prinsip kerja Transformator?

15 Bagaimana kontruksi Transformator?

16 Apa yang dimaksud dengan phus buttom?

17 Apa yang dimaksud dengan magnet contraktor?

18 Apa yang dimaksud dengan timer?

19 Apa yang dimaksud dengan relay?

20 Apa yang dimaksud dengan lampu indicator?

21 Apa yang dimaksud dengan tegangan jala-jala?

3

BAB 2

PEMBAHASAN

2.1. Generator

Generator adalah salah satu komponen yang dapat mengubaha energi  gerak menjadi

energy listrik.Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan teori medan elekronik .Poros pada

generator dipasangdengan material ferromagnetic permanen.Setelah itu disekeliling poros

terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop.

Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator

yang akhirnya karena terjadi perubahan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan

dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik. 

Berdasarkan arus yang disalurkan generator

menjadi 2 jenis yaitu generator AC (bolak balik)

dangenerator DC (searah).Generator AC merupakan

komponen yang dapat mengubah energy gerak

menjadienergi listrik.Penggunaan generator saat ini dapat

dimanfaakan sebagai pembangkit listrik    

Generator  AC atau altenator bekerja pada prinsip yang sama dari induksi

elektromagnetik sebagai generator  DC.Arus bolak balik dapat dihasilkan dari perputaran lilitan

pada medan magnet atau perputaran medan magnet pada lilitan stasioner(seimbang/tidak

berubah).Nilai dari tegangan tergantung pada:

Jumlah perputaran pada lilitan

Kekuatan medan

Kecepatan rotasi lilitan/medan magnet

Stator adalah bagian generator yang diam (bekerja sebagai magnet) yang membangkitkan

tegangan AC

Brush sebagai penghubung kemotor listrik 

Medan magnet

2.1.1. Generator Arus Bolak-Balik (AC)

4

Generator arus bolak-balik yaitu generator dimana tegangan yang

dihasilkan (tegangan out put ) berupa tegangan bolak-balik. Generator arus bolak-

balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik.

Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga seabagai alternator, generator AC

(alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena

jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator.

Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub

magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada

stator. Berdasarkan sistem pembangkitannya generator AC dapat dibagi menjadi 2

yaitu :

1. Generator 1 fasa

2. Generator 3 fase

2.1.1.1.Konstruksi Generator Arus Bolak-balik

Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama,

yaitu : stator, yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolakbalik, dan

rotor, yakni bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang

menginduksikan ke stator. Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari

baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan name

plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang

berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator

yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor

berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder).

5

2.1.1.2.Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-balik

Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday

yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang

berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik.

Prinsip kerja generator arus bolak-balik tiga fasa (alternator) pada dasarnya sama

dengan generator arus bolak-balik satu fasa, akan tetapi pada generator tiga fasa

memiliki tiga lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya berbeda fasa 1200

pada masing-masing fasa seperti ditunjukkan pada Gambar dibawah ini

2.1.1.3. Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi

arus medan If , maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator

sebesar : E0 = cn ɸ dimana :

c = konstanta mesin n = putaran sinkron ɸ = fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban, arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo. Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet, maka ggl induksi dapat dirumuskan: Ea = f

(ɸ), yang berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan

mengakibatkan ggl induksi tanpa beban dalam keadaan saturasi seperti

ditunjukkan pada Gambar di bawah

6

2.1.1.4. Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator, yaitu : beban

resistif, beban induktif, dan beban kapasitif. Akibat pembeban ini akan

berpengaruh terhadap tegangan beban dan faktor dayanya. Gambar 4

menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan penurunan

tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu. Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya

terbelakang (lagging). Sebaliknya, Jika beban generator bersifat kapasitif akan

terjadi kenaikan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya mendahului

(leading).

Hubungan antara tegangan tanpa beban (Eo) dengan tegangan berbeban (V)

disebut regulasi tegangan, yang dinyatakan sebagai berikut :

2.1.1.5. Sistem Penguat (Exciter)

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan

keluaran generator akan turun, karena medan magnet yang dihasilkan dari arus

penguat relatif konstan. Agar tegangan generator konstan, maka harus ada

peningkatan arus penguatan sebanding dengan kenaikan beban. Gambar 5

menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan karakteristik tegangan

keluarannya.

7

Keterangan :

Garis lengkung 1 : Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang diperoleh dari

medan magnet minimum.

Garis lengkung 2 : Karakteristik tegangan dengan penambahan arus penguatan

maksimum.

Garis lengkung 3 : Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus penguatan

sesuai kebutuhan beban.

2.Generator3fasa

Generator yang dimana dalam sistem melilitnya terdiri dari tiga kumpulan

kumparan yang manakumparan tersebut masing-masing dinamakan lilitan fasa.

Jadi pada statornya ada lilitan fasayang ke satu ujungnya diberi tanda U ± X;

lilitan fasa yang ke dua ujungnya diberi tanda denganhuruf V ± Y dan akhirnya

ujung lilitan fasa yang ke tiga diberi tanda dengan huruf W ± Z.Jenis generator

yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini yaitu generator AC 1

fasa.Lilitan stator  

Lilitan stator terdiri atas beberapa kumparan, yang dipasang dalam alur-

alur inti stator. Pada kumparan stator terdapat sisi kumparan yang terletak dalam

alur-alur, dan kepala-kepala kumparan yang menghubungkan sisi-sisi kumparan

diluar alur-alur satu sama lain. Tiap-tiap kumparan terdiri atas satu atau lebih

8

lilitan menurut besar tegangan. Dalam gambar 2.2adilukiskan sebuah kumparan

yang terdiri atas empat lilitan. Jumlah kawat tiap sisi kumparansama banyaknya

dengan jumlah lilitan pada tiap-tiap kumparan. 

2.1.2. Generator DC

Generator arus searah yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan

(tegangan out put)berupa tegangan searah, karena didalamnya terdapat sistem

penyearahan yang dilakukan bisaberupa oleh komutator atau menggunakan diode.

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang

mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan

arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis

berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap

jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:

1. Generator penguat terpisah

2. Generator shunt

3. Generator kompon

2.1.2.1.Konstruksi Generator DC

Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet

permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap

beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis,

serta bagian rotor. Gambar di bawa menunjuk-kan gambar potongan melintang

konstruksi generator DC. Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu

bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor,

yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian

stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator,

sikat arang, bearing dan terminal box.

Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator,

belitan

2.1.2.2.Prinsip kerja Generator DC

9

Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum Faraday :

e = - N dɸ/dt

Dimana :

N = Jumlah Lilitan

ɸ = Fluksi Magnet

e = Tegangan Imbas, GGL (Gaya Gerak Listrik)

Dengan lain perkataan, apabila suatu konduktor memotong garis-garis

fluksi magnetik yang berubah-ubah, maka GGL akan dibangkitkan dalam

konduktor itu. Jadi syarat untuk dapat dibangkitkan GGL adalah :

• harus ada konduktor ( hantaran kawat )

• harus ada medan magnetik

• harus ada gerak atau perputaran dari konduktor dalam medan, atau ada fluksi

yang berubah yang memotong konduktor itu

Untuk menentukan arah arus pada setiap saat, berlaku pada kaidah tangan kanan :

• ibu jari : gerak perputaran

• jari telunjuk : medan magnetik kutub utara dan selatan

• jari tengah : besaran galvanis tegangan U dan arus I

Untuk perolehan arus searah dari tegangan bolak-balik, meskipun tujuan

utamanya adalah pembangkitan tegangan searah, tampak bahwa tegangan

kecepatan yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan tegangan bolak-

balik. Bentuk gelombang yang berubah-ubah tersebut karenanya harus

disearahkan. Untuk mendapatkan arus searah dari arus bolak balik dengan

menggunakan

• Saklar

• Komutator

• Dioda

2.1.2.3.Generator Kumparan Tunggal

Generator kumparan tunggal merupakan suatu kutub dua sederhana

dengan inti jangkar dan komutator yang di hilangkan agar lebih sederhana.

10

Kumparan jangkar tunggal dapat diputas pada sumbu O-O dalam medan magnet

seragam yang dihasilkan oleh kedua kutub. Bila kumparan diputar melalui medan

magnet oleh alat mekanis, banyak garis gaya yang melalui kumparan berubah

secara kontinue. Besarnya ggl yang diinduksikan tergantung pada laju perubahan

fluksi yang melalui kumparan dan arahnya ditentukan oleh aturan tangan kanan.

Dalam generator kumparan tunggal. Dengan kuat medan yang konstan maka ggl

yang diinduksi pada setiap saat tergantung pada kecepatan kumparan yang

memotong medan pada saat itu. Ggl yang dihasilkan oleh gerakan kumparan

melalui medan magnet seperti dalam generator, disebut ggl yang dibangkitkan.

Jika kumparan pada posisi vertikal, tetapi kumparan bergerak paralel,

terhadap garis gaya sehingga fluksi yang di lingkupi kumparan tidak berubah.

Berarti tidak ada ggl yang dibangkitkan ketika kumparan dalam posisi ini. Jika

kumparan dalam posisi ini, ia dikatakan bidang netral.

Ketika kumparan diputar dalam arah jarum jam pada kecepatan konstan,

tetapi kumparan mulai memotong medan, pada mulanya perlahan tetapi dengan

laju yang semakin bertambah secara perlahan-lahan. Maka besarnya ggl yang

posisi seperti ini yang dibangkitkan ketika kumparan bergerak melalui posisi 900

adalah dari b ke a dan dari d ke c, pada posisi ini kumparan bergerak pada sudut

yang tegak lurus pada medan dan oleh sebab itu memotong medan pada laju

maksimum, dan konsekuensi ggl yang dibangkitkan pada titik ini berharga

maksimum.

2.1.2.4.Generator Ekstansi Terpisah

Generator yang eksitasi medannya dicatu dari sumber dc yang berdiri

seperti baterai penyimpanan atau generator dc terpisah. Tahanan geser medan

dihubungkan seeri pada medan agar dapat mengubah ekstasi medan. Jika beben

bertambah maka tegangan terminal berkurang, ada dua alasan akibat penurunan

tegangan terminal yaitu:

1. Banyaknya fluksi medan efektif.

2. Adanya penurunan tegangan akibat tahanan rangkaian jangkar.

11

Generator ini mempunyai keuntungan dan kerugian, keuntungannya adalah

bahwa ia akan bekerja dalam kondisi stabil dengan setiap penguatan medan. Jadi

tegangan keluaran dalam daerah yang luas dapat diperoleh.. kerugiannya adalah

generator ini terletak pada kesulitan dan mahalnya menyediakan sumber penguat

terpisah.

2.1.2.4.1. Karakteristik Generator Penguat Terpisah

Gambar 9. Karakteristik Generator Penguat Terpisah

karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi penuh (Ie 100%) dan

saat eksitasi setengah penuh (Ie 50%). Ie adalah arus eksitasi, I adalah arus

beban.Tegangan output generator akan sedikit turun jika arus beban semakin

besar.

Kerugian tegangan akibat reaksi jangkar.

Perurunan tegangan akibat resistansi jangkar dan reaksi jangkar, selanjutnya

mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan magnet, sehingga

tegangan induksi menjadi kecil.

2.1.2.5.Generator Shunt

Generator ini bergantung pada magnetisme sisa dari kutub-kutub

medannya. Biasanya pada magnetis sisa dalam kutub-kutub medan jika kutup

pada waktu sebelumnya telah dimgnetkan. Jika generator shunt diberi kepesatan ,

konduktor jangkar aka memotong fluksi yang sedikit dan akan mengakibatkan ggl

kecil. Karena medan shunt dihubungkan langsung pada sikat-sikat, arus akan

mengalir dalam lilitan ini.

12

2.1.2.5.1. Karakteristik Generator Shunt

Generator shunt mempunyai karakteristik seperti ditunjukkan pada

Gambar dibawah ini. Tegangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan

arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator

penguat terpisah. Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat

terpisah dan generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah

generator mempunyai tegangan output yang konstan, namun hal ini dapat

diperbaiki pada generator kompon.

Karakteristik Generator Shunt.

2.1.2.6.Generator Seri

Generator seri merupakan generator eksitasi sendiri dengan jangkar, lilitan

medan dan beban semuanya dihubungkan seri, jadi arus medan dan fluksi medan

berbanding lurus dengan arus beban.jika genarator melaju tanpa beban maka ada

ggl kecil yang dibangkitkan karea adanyamagnetisme sisia. Jika beban luar

dipasang dan arus mulai mengalir dalam lilitan medan, tegangan terminal

generator bertambah. Tegangan terminl terus bertambah sampai rangkaian magnet

menjadi jenuh.

2.1.2.7.Generator Kompon

13

Generator yang dilengkapi lilitan medan seri maupun medan shunt disebut

generator kompon. Jika medan seri dihubungkan sedemikian sehingga ampare

lilitannya bekerja dengan arah yang sama dengan medan shunt, generator

merupakan generator kompon komutatif. Jika tegangan terminal beban pnuh sama

dengan tegangan tanpa beban maka generator dikatan menjadi kompon datar. Jika

amparelilitan seri pada keadaan berbeban penuh adalah lebih dari cukup untuk

mengkompensasi reaksi jangkar tanpa beban dan generator ini dikatakn menjadi

kompon plebih.

Generator kompon digunakan lebih luas daripada generator jenis lainnya

karena ia dapat dirancang agar mempunyaivariasi karakteristik yang luas.

Generator kompon lebih digunakan bila generator tempat dalam jarak yang cukup

jauh dari beban. Kenaikan tegangan terminal generator mengkompensasi tegangan

jhatuh pada rangkaian pencatu beban.

2.1.2.7.1. Karakteristik Generator Kompon

Karakteristik Generator Kompon

Pada gambar diatas menunjukkan karakteristik generator kompon.

Tegangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik

pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini disebabkan oleh adanya

penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya jika arus beban

bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang

cenderung tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.

14

2.2. Motor

Motor adalah yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanis-

konstruksi motor sangatlah mirip dengan generator. Motor listrik merupakan

sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik. 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.

2.2.1. Bagaimana sebuah motor bekerja

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama

Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya

Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah

lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet,

akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan.

Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan

tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh

susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang

dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/

torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat

dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, 2004):

Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya

bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi.

Contoh beban dengan torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan

pompa displacement konstan.

Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang bervariasi

dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torque adalah pompa

sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).

15

Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque yang

berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban

dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.

2.2.2. Motor DC

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan

medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc

disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor

(bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada

medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada

setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja

dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang

mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus

yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet.

Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar

bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

16

Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang

menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan.

Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo

adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet.

memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama:

Kutub medan. Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub

magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki

kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada

ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub

medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar

melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor

yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.

Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia

struktur medan.

Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi

elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as

penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil,

dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub,

sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi,

arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC.

Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo.

17

Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber

daya.

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang

tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan

mengatur:

Tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan

kecepatan

Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

2.2.2.1.Prinsip Dasar Cara Kerja

Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar

konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.

Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis

fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan

jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan

arah garis fluks.

Jika konduktor berbentuk U (angker dinamo) diletakkan di antara kutub

uatara dan selatan yang kuat medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan

medan magnet kutub.

Gambar Reaksi garis fluks.

18

Lingkaran bertanda A dan B merupakan ujung konduktor yang

dilengkungkan (looped conductor). Arus mengalir masuk melalui ujung A dan

keluar melalui ujung B.

Medan konduktor A yang searah jarum jam akan menambah medan pada

kutub dan menimbulkan medan yang kuat di bawah konduktor. Konduktor akan

berusaha bergerak ke atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B

yang berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan

menimbulkan medan yang kuat di atas konduktor. Konduktor akan berusaha

untuk bergerak turun agar keluar dari medan yang kuat tersebut. Gaya-gaya

tersebut akan membuat angker dinamo berputar searah jarum jam. Mekanisme

kerja untuk seluruh jenis motor secara umum :

Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran /

loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan

mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar / torque untuk memutar

kumparan.

Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan

tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh

susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Pada motor dc, daerah kumparan medan yang dialiri arus listrik akan

menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah

tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun

sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet

disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus sebagai

tempat berlangsungnya proses perubahan

energi, daerah tersebut dapat dilihat pada

gambar di bawah ini :

19

Gambar Prinsip kerja motor dc

Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara

sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar daripada tegangan gerak yang

disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang

dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor.

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang

dimaksud dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran

tenaga putar / torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya

dapat dikategorikan ke dalam tiga kelompok :

Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran

energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torquenya tidak

bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah corveyors, rotary

kilns, dan pompa displacement konstan.

Beban dengan variabel torque adalah beban dengan torque yang

bervariasi dengan kecepatn operasi. Contoh beban dengan variabel torque

adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kuadrat

kecepatan).

Peralatan Energi Listrik : Motor Listrik.

Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaan torque

yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban

dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.

20

2.2.2.2.Prinsip Arah Putaran Motor

Untuk menentukan arah putaran motor digunakan kaedah Flamming

tangan kiri. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah

dari kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet memotong sebuah kawat

penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gerak

searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang besarnya sama dengan F.

Prinsip motor : aliran arus di dalam penghantar yang berada di dalam

pengaruh medan magnet akan menghasilkan gerakan. Besarnya gaya pada

penghantar akan bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah

besar.

2.2.2.3.Gaya Gerak Listrik/ Electromotive Force (EMF)

EMF induksi biasanya disebut EMF Counter. atau EMF kembali. EMF

kembali artinya adalah EMF tersebut ditimbulkan oleh angker dinamo yang yang

melawan tegangan yang diberikan padanya. Teori dasarnya adalah jika sebuah

konduktor listrik memotong garis medan magnet maka timbul ggl pada

konduktor.

21

Gambar . E.M.F. Kembali.

EMF induksi terjadi pada motor listrik, generator serta rangkaian listrik

dengan arah berlawanan terhadap gaya yang menimbulkannya. HF. Emil Lenz

mencatat pada tahun 1834 bahwa “arus induksi selalu berlawanan arah dengan

gerakan atau perubahan yang menyebabkannya”. Hal ini disebut sebagai Hukum

Lenz. Timbulnya EMF tergantung pada:

kekuatan garis fluks magnet

jumlah lilitan konduktor

sudut perpotongan fluks magnet dengan konduktor

kecepatan konduktor memotong garis fluks magnet

Tidak ada arus induksi yang terjadi jika angker dinamo diam.

2.2.2.4.Shunt motor under load

Mempertimbangkan sebuah motor dc berjalan tanpa beban. Jika beban

mekanis tiba-tiba diterapkan pada poros, arus yang kecil tanpa beban tidak

menghasilkan torsi untuk membawa beban dan motor mulai perlahan turun. Ini

menyebabkan cemf berkurang, menghasilkan arus yang lebih tinggi dan torsi

lebih tinggi. Saat torsi dikembangkan oleh motor adalah sama dengan torsi yang

dikenakan beban mekanik, kemudian, kecepatan akan tetap konstan. Untuk

menyimpulkan, dengan meningkatnya beban mekanis, arus armature akan naik

dan kecepatan akan turun.

Kecepatan motor shunt akan tetap relatif konstan dari tidak ada beban ke

beban penuh. Pada motor yang kecil, itu hanya turun sebesar 10-15 persen saat

beban penuh ditambahkan. Pada mesin yang besar, dropnya bahkan berkurang,

sebagian ke hambatan armature yang paling rendah. Dengan menyesuaikan field

rheostat, kecepatan harus dijaga agar benar-benar konstan sesuai dengan

perubahan beban.

2.2.2.5.Series motor

22

Motor seri identik dalam kosntruksi untuk motor shunt kecuali untuk field.

Field dihubungkan secara seri dengan armature, oleh karena itu, membawa arus

armature seluruhnya. Field seri ini terdiri dari beberapa putaran kawat yang

mempunyai penampang cukup besar untuk membawa arus.

Meskipun kosntruksi serupa, properti dari motor seri benar-benar berbeda

dari motor shunt/ Dalam notor shunt, flux Φ per pole adalah konstan pada semua

muatan karena field shunt dihubungkan ke rangkaian. Tetapi motor seri, flux per

pole tergantung dari arus armature dan beban. Saat arusnya besar, fluxnya besar

dan sebaliknya. Meskipun berbeda, prinsip dasarnya dan perhitungannya tetap

sama.

Pada motor yang mempunyai hubungan seri jumlah arus yang melewati

angker dinamo sama besar dengan yang melewati kumparan. Lihat gambar 9.

Jika beban naik motor berputar makin pelan. Jika kecepatan motor berkurang

maka medan magnet yang terpotong juga makin kecil, sehingga terjadi penurunan

EMF. kembali dan peningkatan arus catu daya pada kumparan dan angker dinamo

selama ada beban. Arus lebih ini mengakibatkan peningkatan torsi yang sangat

besar.

Catatan : Contoh keadaan adalah pada motor starter yang mengalami

poling ( angker dinamo menyentuh kutub karena kurang lurus atau ring yang

aus). Arus yang tinggi akan mengalir melalui kumparan dan anker dinamo karena

kecepatan angker dinamo menurun dan menyebabkan turunnya EMF kembali.

23

Gambar . Motor dengan kumparan seri.

EMF kembali mencapai maksimum jika kecepatan angker dinamo

maksimum. Arus yang disedot dari catu daya menurun saat motor makin cepat,

karena EMF kembali yang terjadi melawan arus catu daya.

EMF kembali tidak bisa sama besar dengan arus EMF. yang diberikan

pada motor d.c., sehingga akan mengalir searah dengan EMF yang diberikan.

Karena ada dua EMF. yang saling berlawanan EMF kembali menghapuskan EMF.

yang diberikan, maka arus yang mengalir pada angker dinamo menjadi jauh lebih

kecil jika ada EMF kembali. Karena EMF kembali melawan tegangan yang

diberikan maka resistansi angker dinamo akan tetap kecil sementara arus angker

dinamo dibatasi pada nilai yang aman.

2.2.2.6.Karakteristik motor kompon

Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada

motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan

seri dengan gulungan dynamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6.

Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan

kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase

gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque

penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini.

24

Gambar Karakteristik Motor Kompon DC

Pengereman pada motor

Pengereman secara elektrik dapat dilaksanakan dengan dua cara yaitu secara:

– Dinamis

– Plugging

2.2.2.7.Pengereman secara Dinamis

Pengereman yang dilakukan dengan melepaskan jangkar yang berputar

dari sumber tegangan dan memasangkan tahanan pada terminal jangkar. Oleh

karena itu kita dapat berbicara tentang waktu mekanis T konstan dalam banyak

cara yang sama kita berbicara tentang konstanta waktu listrik sebuah kapasitor

yang dibuang ke dalam sebuah resistor. Pada dasarnya, T adalah waktu yang

diperlukan untuk kecepatan motor jatuh ke 36,8 persen dari nilai awalnya.

Namun, jauh lebih mudah untuk menggambar kurva kecepatan-waktu dengan

mendefinisikan konstanta waktu baru T o yang merupakan waktu untuk kecepatan

dapat berkurang menjadi 50 persen dari nilai aslinya. Ada hubungan matematis

langsung antara konvensional konstanta waktu T dan setengah konstanta waktu T

O Buku ini diberikan oleh

T o = 0,693 T

Kita dapat membuktikan bahwa waktu mekanis ini konstan diberikan oleh

25

di mana

T o = waktu untuk kecepatan motor jatuh ke satu-setengah dari nilai

sebelumnya [s]

J = momen inersia dari bagian yang berputar, yang disebut poros motor

[kg × m]

n 1 = awal laju pengereman motor saat mulai [r / min]

P 1 = awal daya yang dikirim oleh motor ke pengereman resistor [W]

131,5 = konstan [exact value = (30 / p) 2 log e 2]

0,693 = konstan [exact value = log e 2]

Persamaan ini didasarkan pada asumsi bahwa efek pengereman

sepenuhnya karena energi pengereman didisipasi di resistor. Secara umum, motor

dikenakan tambahan akibat torsi pengereman windage dan gesekan, sehingga

waktu pengereman akan lebih kecil dari yang diberikan oleh Persamaan. 5.9.

2.2.2.8.Pengereman secara Plugging

Kita bisa menghentikan motor bahkan lebih cepat dengan menggunakan

metode yang disebut plugging. Ini terdiri dari tiba-tiba membalikkan arus angker

dengan membalik terminal sumber

Gambar 5.18 Kecepatan kurva terhadap waktu untuk berbagai metode

pengereman.26

Di bawah kondisi motor normal, angker arus / 1 diberikan oleh

I 1 = (E s - E o) IR

di mana R o adalah resistansi armature. Jika kita tiba-tiba membalik terminal

sumber tegangan netto yang bekerja pada sirkuit angker menjadi (E o + E s). Yang

disebut counter-ggl E o dari angker tidak lagi bertentangan dengan apa-apa tetapi

sebenarnya menambah tegangan suplai E s. Bersih ini tegangan akan

menghasilkan arus balik yang sangat besar, mungkin 50 kali lebih besar daripada

beban penuh arus armature. Arus ini akan memulai suatu busur sekitar komutator,

menghancurkan segmen, kuas, dan mendukung, bahkan sebelum baris pemutus

sirkuit bisa terbuka.

Gambar A Amature terhubung ke sumber dc E s.

Gambar B Menghubungkan.

Untuk mencegah suatu hal yang tidak diinginkan, kita harus membatasi

arus balik dengan memperkenalkan sebuah resistor R dalam seri dengan rangkaian

pembalikan (Gambar 5.19b). Seperti dalam pengereman dinamis, resistor

dirancang untuk membatasi pengereman awal arus I 2 sampai sekitar dua kali arus

beban penuh. 27

Dengan memasukkan rangkaian, torsi reverse dikembangkan bahkan

ketika angker telah datang berhenti. Akibatnya, pada kecepatan nol, E o = 0, tapi

aku 2 = E s / R, yaitu sekitar satu setengah nilai awalnya. Begitu motor berhenti,

kita harus segera membuka sirkuit angker, selain itu akan mulai berjalan secara

terbalik. Sirkuit gangguan biasanya dikontrol oleh sebuah null-kecepatan

otomatis perangkat terpasang pada poros motor.

Lekuk Gambar. 5,18 memungkinkan kita untuk membandingkan

pengereman plugging dan dinamis untuk pengereman awal yang sama saat ini.

Perhatikan bahwa memasukkan motor benar-benar berhenti setelah selang waktu

2 T o. Di sisi lain, jika pengereman dinamis digunakan, kecepatan masih 25 persen

dari nilai aslinya pada saat ini. Meskipun demikian, kesederhanaan komparatif

pengereman dinamis menjadikan lebih populer di sebagian besar aplikasi.

2.2.2.9.Reaksi Jangkar

Terjadinya gaya torsi pada jangkar disebabkan oleh hasil interaksi dua

garis medan magnet. Kutub magnet menghasilkan garis medan magnet dari utara-

selatan melewati jangkar. Interaksi kedua magnet berasal dari stator dengan

magnet yang dihasilkan jangkar mengakibarkan jangkar mendapatkan gaya torsi

putar berlawanan arah jarus jam. Karena medan utama dan medan jangkar terjadi

bersama sama hal ini akan menyebabkan perubahan arah medan utama dan akan

mempengaruhi berpindahnya garis netral yang mengakibatkan kecenderungan

timbul bunga api pada saat komutasi.

Untuk itu biasanya pada motor DC dilengkapi dengan kutub bantu yang

terlihat seperti gambar dibawah ini

Gambar kutub bantu (interpole) pada motor DC28

Kutub bantu ini terletak tepat pada pertengahan antara kutub utara dan

kutub selatan dan berada pada garis tengah teoritis. Lilitan penguat kutub ini

dihubungkan seri dengan lilitan jangkar, hal ini disebabkan medan lintang

tergantung pada arus jangkarnya. Untuk mengatasi reaksi jangkar pada mesin –

mesin yang besar dilengkapi dengan lilitan kompensasi. Lilitan kompensasi itu

dipasang pada alur – alur yang dibuat pada sepatu kutub dari kutub utama. Lilitan

ini sepertijuga halnya dengan lilitan kutub bantu dihubungkan seri dengan lilitan

jangkar. Arah arusnya berlawanan dengan arah arus kawat jangkar yang berada

dibawahnya.

2.2.3. Motor AC

Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan

arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua

buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor" seperti ditunjukkan daalam Gambar

7. Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik

berputar untuk memutar as motor. Keuntungan utama motor DC terhadap motor

AC adalah bahwa kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi

kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel

untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. 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) dan juga memberikan rasio

daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).

2.2.3.1.Motor sinkron

Motor sinkron adalah motor AC, 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

29

memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang

menggunakan banyak listrik.

Komponen utama motor sinkron adalah

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 memiliki magnet permanen atau arus DC-excited,

yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan

medan magnet lainnya.

Stator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan

frekwensi yang dipasok.

Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut

Ns = 120 f / P

Dimana:

f = frekwensi dari pasokan frekwensi

P= jumlah kutub

2.2.3.2.Motor induksi

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

Generator 1 fase

Komponen

Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama

Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor:

30

– 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.

– Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan

terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase digulungi

kawat pada bagian Prinsip kerja Motor AC Satu Fasadalamnya dan ujung yang

lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan

sikat yang menempel padanya.

Stator. Stator dibuat 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

2.2.3.2.1. Klasifikasi motor induksi

Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Parekh,

2003):

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, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun

90% memiliki rotor kandang 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 hingga ratusan Hp.

2.2.3.2.2. Kecepatan motor induksi

Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan

menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan

31

sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang

berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar.

Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada

kecepatan sinkron namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya

perbedaan antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya “slip/geseran” yang

meningkat dengan meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi.

Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin. geser/ slip ring, dan motor

tersebut dinamakan “motor cincin geser/ slip ring motor”. Persamaan berikut

dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/geseran.

Dimana:

Ns = kecepatan sinkron dalam RPM

Nb = kecepatan dasar dalam RPM

2.2.3.2.3. Hubungan antara beban, kecepatan dan torque

Pada gambar dibawah ini menunjukan grafik torque-kecepatan motor induksi AC

tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor

Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torque yang

rendah (“pull-up torque”).

Mencapai 80% kecepatan penuh, torque berada pada tingkat tertinggi (“pull-

out torque”) dan arus mulai turun.

Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun

ke nol.

Motor AC satu fasa berbeda cara kerjanya dengan

motor AC tiga fasa, dimana pada motor AC tiga fasa untuk

belitan statornya terdapat tiga belitan yang menghasilkan

medan putar dan padarotor sangkar terjadi induksi dan interaksi

torsi yang menghasilkan putaran. Sedangkan pada motor satu

32

fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama (belitan U1-U2) dan

belitanfasa bantu (belitan Z1-Z2), lihat gambar disamping

 

Motor satu fasa

Belitan bantu Z1-Z2 pertama dialiri arus (I) bantu 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 medanmagnet yang berputar

pada belitan statornya.

Rotor motor satu fasa sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentuk

batang-batang kawatyang ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupai

bentuk sangkar tupai, maka seringdisebut rotor sangkar. 

33

Belitan rotor yang dipotong oleh medan putar stator, menghasilkan

tegangan induksi, interaksiantara medan putar stator dan medan magnet rotor akan

menghasilkan torsi putar pada rotor.

Motor Kapasitor

Motor kapasitor satu phasa banyak digunakan dalam peralatan rumah

tangga seperti motor pompa air, motor mesin cuci, motor lemari es, motor air

conditioning. Konstruksinya sederhanadengan daya kecil dan bekerja dengan

tegangan suplai PLN 220 V, oleh karena itu menjadikanmotor kapasitor ini

banyak dipakai pada peralatan rumah tangga.

 Gambar .Motor kapasitor 

Belitan stator terdiri atas belitan utama dengan notasi terminal U1-U2, dan

belitan bantu dengannotasi terminal Z1-Z2 Jala-jala L1 terhubung dengan

terminal U1, dan kawat netral N terhubungdengan terminal U2. Kondensator kerja

berfungsi agar perbedaan sudut phasa belitan utamadengan belitan bantu

mendekati 90°.Pengaturan arah putaran motor kapasitor dapat dilakukan dengan

(lihat gambar6):

- Untuk menghasilkan putaran ke kiri (berlawanan jarum jam) kondensator kerja

CB disambungkan ke terminal U1 dan Z2 dan terminal Z1 dikopel dengan

terminal

- Putaran ke kanan (searah jarum jam) kondensator kerja disambung kan ke

terminal Z1 dan U1dan terminal Z2 dikopel dengan terminal U1. 

Motor kapasitor dengan daya diatas 1 KW di lengkapi dengan dua buah

kondensator dan satubuah saklar sentrifugal.Belitan utama U1-U2 dihubungkan

34

dengan jala-jala L1 dan Netral N.Belitan bantu Z1-Z2 disambungkan seri dengan

kondensator kerja CB, dan sebuah kondensator starting CA diseri dengan kontak

normally close (NC) dari saklar sentrifugal, lihat gambar dibawah ini.

Pengawatan motor kapasitor dengan pembalik putaran.

Awalnya belitan utama dan belitan bantu mendapatkan tegangan dari jala-

jala L1 dan Netral.Kemudian dua buah kondensator CB dan CA, keduanya

membentuk loop tertutup sehingga rotor mulai berputar, dan ketika putaran

mendekati 70% putaran nominalnya, saklar sentrifugal akanmembuka dan kontak

normally close memutuskan kondensator bantu CA.

 Pengawatan dengan Dua Kapasitor

Fungsi dari dua kondensator yang disambungkan parallel, CA+CB, adalah

untuk meningkatkannilai torsi awal untuk mengangkat beban. Setelah putaran 35

motor mencapai 70% putaran, saklar sentrifugal terputus sehingga hanya

kondensator kerja CB saja yang tetap bekerja. Jika keduakondensator rusak maka

torsi motor akan menurun drastis, lihat gambar 8. 

Karakteristik Torsi Motor kapasitor 

Motor Shaded Pole

  Motor shaded pole atau motor phasa terbelah termasuk motor satu phasa

daya kecil, dan banyak digunakan untuk peralatan rumah tangga sebagai motor

penggerak kipas angin, blender.Konstruksinya sangat sederhana, pada kedua

ujung stator ada dua kawat yang terpasang dandihubung singkatkan fungsinya

sebagai pembelah phasa.

Belitan stator dibelitkan sekeliling inti membentuk seperti belitan transfor mator.

Rotornya berbentuk sangkar tupai dan porosnya ditempatkan pada rumah stator

ditopang dua buah bearing

Irisan penampang motor shaded pole memperlihatkan dua bagian, yaitu

bagian stator denganbelitan stator dan dua kawat shaded pole.

Bagian rotor sangkar ditempatkan di tengah-tengahstator, lihat gambar 10. 

Penampang motor shaded pole.

36

Torsi putar dihasilkan oleh adanya pembelahan phasa oleh kawat shaded

pole. Konstruksi yangsederhana, daya yang kecil, handal, mudah dioperasikan,

bebas perawatan dan cukup di suplaidengan Tegangan AC 220 V, jenis motor

shaded pole banyak digunakan untuk peralatan rumahtangga kecil.

Motor Universal

Motor Universal termasuk motor satu phasa dengan menggunakan belitan

stator dan belitanrotor.Motor universal dipakai pada mesin jahit, motor bor

tangan. Perawatan rutin dilakukandengan mengganti sikat arang yang memendek

atau pegas sikat arang yang lembek.Kontruksinya yang sederhana, handal, mudah

dioperasikan, daya yang kecil, torsinya yangcukup besar motor universal dipakai

untuk peralatan rumah tangga. 

Bentuk stator dari motor universal terdiri dari dua kutub stator.

Belitan rotor memiliki dua belasalur belitan dan dilengkapi komutator dan sikat

arang yang menghubungkan secara seri antarabelitan stator dengan belitan

rotornya.

Motor universal memiliki kecepatan tinggi sekitar 3000rpm. 

stator dan rotor motor universal 

2.3. Tranformator

Transformator atau biasa dikenal dengan trafo berasal dari kata

transformatie yang berarti perubahan. Transformator memberikan cara yang

37

berbeda untuk mengubah tegangan bolak balik dari satu harga ke harga lain.

Transformator merupakan suatu alat listrik yang mengubah tegangan arus bolak-

balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan

berdasarkan prinsip-prinsip induksi-elektromagnet. Transformator terdiri atas

sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu

kumparan primer dan kumparan sekunder.

Penggunaan transformator yang sederhana dan handal memungkinkan

dipilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan serta

merupakan salah satu sebab penting bahwa arus bolak-balik sangat banyak

dipergunakan untuk pembangkitan dan penyaluran tenaga listrik.

2.3.1. Hukum Hukum Dasar Transformator

2.3.1.1. Hukum Maxwell

Persamaan Maxwell apabila disedehanakan akan menjadi:

Hl=IN

Dimana:

H = kuat medan magnet

l = panjang jalur

I = arus listrik

N = jumlah lilitan

Hl=IN adalah Gaya Gerak Magnet (GGM) yang merupakan penghasil flux

2.3.1.2. Hukum induksi Faraday

Hukum utama yang digunakan pada prinsip kerja trafo adalah Hukum

Induksi Faraday. Menurut Hukum Induksi Faraday, maka integral garis suatu gaya

listrik melalui garis lengkung yang tertutup adalah berbanding lurus dengan

perubahan.

2.3.2.Prinsip Dasar Transformer

Prinsip dasar suatu transformator adalah induksi bersama(mutual

induction) antara dua rangkaian yang dihubungkan oleh fluks magnet. Dalam

38

bentuk yang sederhana, transformator terdiri dari dua buah kumparan induksi

yang secara listrik terpisah tetapi secara magnet dihubungkan oleh suatu path yang

mempunyai relaktansi yang rendah. Kedua kumparan tersebut mempunyai mutual

induction yang tinggi. Jika salah satu kumparan dihubungkan dengan sumber

tegangan bolak-balik, fluks bolak-balik timbul di dalam inti besi yang

dihubungkan dengan kumparan yang lain menyebabkan atau menimbulkan ggl

(gaya gerak listrik) induksi ( sesuai dengan induksi elektromagnet) dari hukum

faraday, Bila arus bolak balik mengalir pada induktor, maka akan timbul gaya

gerak listrik (ggl).

2.3.3.Prinsip Kerja Transformator

Kerja transformator adalah berdasarkan hukum Ampere dan hukum

Faraday, yaitu: arus listrik dapat menimbulkan medan magnet dan sebaliknya

medan magnet dapat menimbulkan arus listrik. Jika pada salah satu kumparan

pada transformator diberi arus bolak-balik maka jumlah garis gaya magnet

berubah-ubah. Akibatnya pada sisi primer terjadi induksi. Sisi sekunder menerima

garis gaya magnet dari sisi primer yang jumlahnya berubah-ubah pula. Maka di

sisi sekunder juga timbul induksi, akibatnya antara dua ujung terdapat beda

tegangan

Deskripsi kerja transformator step down adalah transformator ini berfungsi

untuk menaikkan tegangan misalnya dari 380 V pada sisi primer menjadi 20 KV

pada sisi sekunder. Deskripsi kerja transformator step up adalah transformator ini

berfungsi untuk menurunkan tegangan misalnya dari 20 KV pada sisi primer

menjadi 380 V pada sisi sekunder.

39

2.3.4.Prinsip Kerja Trafo satu fasa

Apabila kumparan primer dihubungkan dengan tegangan (sumber), maka

akan mengalir arus bolak balik I1 pada kumparan tersebut. Oleh karena kumparan

menpunyai inti, arus I1, menimbulkan fluks magnet yang juga berubah – ubah,

pada intinya.Akibat adanya fluks magnet yang berubah –ubah, pada kumparan

primer akan timbul GGL induksi ep.

Untuk mencari GGL yang dibangkitkan maka persamaan yang digunakan:

Flux maksimum dalam besaran maxwell dan flux maksimum dalam weber

2.3.5.Kegunaan Transformator

Untuk keperluan apa tegangan atau arus suatu trasformator diubah, ada

beberapa alasan antara lain:

1. Digunakan untuk pengiriman tenaga listrik

2. Untuk menyesuaikan tegangan

3. Untuk mengadakan pengukuran dari besaran listrik

4. Untuk memisahkan rangkaian yang satu dengan yang lain

5. Untuk memberikan tenaga pada alat tertentu

Berdasarkan hukum Faraday yang menyatakan magnitude dari

electromotive force (emf) proporsional terhadap perubahan fluks terhubung dan

hukum Lenz yang menyatakan arah dari emf berlawanan dengan arah fluks

sebagai reaksi perlawanan dari perubahan fluks tersebut didapatkan persaman :

e = emf sesaat (instantaneous emf)

Ψ = fluks terhubung (linked flux)

2.3.6.Konstruksi Transformator

40

Ada dua perbedaan bentuk inti transformator yang biasa digunakan yang

dinamakan tipe inti (core type) dan tipe slubung atau cangkang (shell type). Inti

dari kedua tipe ini dibuat baja khusus berkerugian rendah dan dilaminasi untuk

mengurangi kerugian inti.

Kontruksi tipe inti mengelilingi inti besi yang berlaminasi. Unduk

sederhananya, lilitan primer di transformator tipe inti ditunjukan dalam satu kaki

inti dan sekunder pada kaki yang lain.transformator komersial tidak dibentuk

secara demikian karean sebagaian besar fluksi yang dihasilkan lilitan primer tidak

memotong lilitan sekunder, atau dikatakan bahwa transformator mempunyai

kebocoran fluksi yang besar. Untuk menjaga agar fluksi sminimum mungkin.

Lilitan dibagi dua ditempatkan pada masing-masingkakinya. Rakitan inti dan

kumparan transformator tipe inti.

Transformator kontruksi tipe selubung, dalam kontruksi inti besi

mengelilingi lilitan. Rangkaian inti dan kumparan transformator bentuk selubung.

Rangkaian inti dan ukuran dari transformator yang dirancang untuk

dicuplikan dalam minyak isolasi didalam tangki baja. Sebagai tambah terhadap

sifat isolasi ini, minyak juga menyalurkan panas dari inti kumparan

transformatorkerangkaian luar dibuat melaluibantalan isolasi yang biasanya

terbuat dari porselen.

Kumparan transformator terbuat dari kawat atau lempeng tembaga atau

almunium. Untuk lilitan arus besar, berapa serat konduktor diparalelkan untuk

mengurangi kerugian arus pusar dalam konduktor. Bahan isolasi kumparan yang

digunakan adalah pita katun, sulosa, kertas khusus, poliester, atau bahan sejenis

lainnya. Kumparan yang sudah jadi, dikeringkan dalam udara bebas-oksigen

untuk, menghilangkan semua kelembapan. Kumparan dari transformator yang

dicelupkan minyak kemudian diresapka seluhnya dengan minyak isolasi kering

sambil divakumkan.

Ada dua tipe dasar dari lilitan transformator yang bisa digunakan yaitu tipe

konsentrise (concentric) dan tipe picak ( pancake). Lilitan konsentrise bentuk

selindris dimana satu lilitan diletakkan didalam lilitan lainnya dan dengan isolasi

seperlunya di antaranya. Umumnya lilitan tegangan rendah ditempatkan di bagian

41

dalam dekat inti terisolasi dari inti. Lilitan picak dibentuk dengan bagian primer

dan sekunder saling bersisipan. Dalam kedua tipe ini, diberikan ruang antara

kumparan bertetangga agar memungkinkan terjadinya ventilasi atau sirkulasi

cairan pendingin.

Konstruksi trafo secara umum terdiri dari:

1. Inti yang terbuat dari lembaran-lembaran plat besi lunak atau baja silikon

yang diklem jadi satu.

2. Belitan dibuat dari tembaga yang cara membelitkan pada inti dapat konsentris

maupun spiral.

3. Sistem pendingan pada trafo-trafo dengan daya yang cukup besar.

2.3.7. Jenis trafo berdasarkan letak kumparan

1. Core type (jenis inti) yakni kumparan mengelilingi inti.

2. Shell type (jenis cangkang) yakni inti mengelilingi belitan

trafo jenis cangkang trafo jenis inti

2.3.8 Polaritas

Sewaktu-waktu diinginkan mengoperasikan transformator secara paralel.

Salah satu kebutuhan agar dapat beroperasikan adalah bahwa polaritas dari kedua

transistor harus sama. Disamping polaritas yang sama, kedua transformator harus

mempunyai nilai teganagan, perbandingan transformator, dan impedansi yang

sama atau hampir sama.

Transformer juga dapat digunakan dalam sistem instrumentasi listrik.

Karena transformer kemampuan untuk meningkatkan atau turun tegangan dan

arus, dan listrik isolasi yang mereka berikan, mereka dapat berfungsi sebagai cara

untuk menghubungkan peralatan listrik tegangan tinggi, sistem tenaga arus tinggi.

42

Misalkan kita ingin secara akurat mengukur tegangan 13,8 kV sebuah power

sistem.

Gambar 1-6 Aplikasi Instrumentasi: "Potensi transformator" skala tegangan tinggi

ke nilai aman diterapkan pada voltmeter konvensional.

Sekarang voltmeter membaca fraksi yang tepat, atau rasio, dari sistem

yang sebenarnya tegangan, mengatur skala untuk membaca seolah-olah mengukur

tegangan secara langsung. Transformator instrumen menjaga tegangan pada

tingkat yang aman dan mengisolasi listrik dari sistem , sehingga tidak ada

hubungan langsung antara saluran listrik dan instrumen atau kabel instrumen.

Ketika digunakan dalam kapasitas ini, trafo disebut Potensi Transformer, atau

hanya PT.

Potensial transformer dirancang untuk memberikan seakurat tegangan

rasio stepdown. Untuk membantu dalam regulasi tegangan yang tepat, beban

seminimal mungkin: voltmeter dibuat untuk memiliki impedansi masukan yang

tinggi sehingga menarik sedikit arus dari PT . Seperti yang anda lihat,pada gambar

6. sumbu telah terhubung secara seri dengan gulungan primer PT,untuk

keselamatan dan kemudahan memutus tegangan dari PT.

Standar tegangan sekunder untuk sebuah PT adalah 120 volt AC, untuk

full-rated tegangan listrik. Rentang voltmeter standar untuk menemani PT adalah

150 volt, skala penuh. PTS dengan rasio berliku kustom dapat dibuat sesuai

dengan aplikasi apapun. Ini cocok baik untuk standarisasi industri voltmeter yang

43

sebenarnya instrumen sendiri, karena PT akan menjadi ukuran untuk langkah

sistem tegangan ke tingkat instrumen standar ini.

2.3.9. Rangkaian ekuivalen transformer

Untuk mempermudah analisis dalam pengujian, rangkaian primer dan

sekunder dibuat menjadi sebuah rangkaian yang disebut rangkaian equivalent.

Pada rangkaian ini rugi tembaga pada sisi sekunder diubah menjadi nilai

ekuivalennya dan dilihat dari arah primer.

Gambar Rangkaian ekuivalen transformer

Loss2 = I22.R2

= I12(I2

2/I12).R2

= I12(I2/I1)2.R2

Loss2 =I12. a2.R2

Dimana a adalah rasio perbandingan lilitan kumparan sekunder terhadap

kumparan primer sehingga resistansi sekunder didapatkan :

R2’ = a2.R2

dan reaktansi sekunder didapatkan:

X2’ = a2.X2

Dari persamaan sebelumnya dapat digambarkan rangkaian ekuivalen transformer

menjadi

Gambar Rangkaian ekuivalen yang telah disederhanakan

44

2.3.10. Rugi –Rugi Transformator

Rugi rugi transformator terdiri dari:

1. Rugi tembaga

2. Rugi inti ,terdiri dari 2 macam yaitu:

a. Rugi histeris

b. Rugi arus pusar (Eddy current)

2.3.10.1. Rugi tembaga

Rugi tembaga adalah rugi yang dihasilkan oleh konduktor/tembaga yang

digunakan sebagai bahan pembuat kumparan. Rugi ini diakibatkan oleh adanya

resistansi bahan.

R = Tahanan (Ohm)

ρ = Tahanan jenis (Ohm.m)

l = Panjang (m)

A = Luas penampang (m2)

Sedangkan untuk menghitung kerugian tembaga itu sendiri dapat

mempergunakan Persamaan

Pcp = Rugi konduktor primer

Pcs = Rugi konduktor sekunder

Ip = Arus pada kumparan primer

Is = Arus pada kumparan sekunder

Rp = Tahanan kumparan primer

Rs = Tahanan kumparan sekunder

2.3.10.2. Rugi Arus Pusar (eddy current)

45

Arus pusar adalah arus yang mengalir pada material inti karena tegangan

yang diinduksi oleh fluks. Arah pergerakan arus pusar adalah 90o terhadap arah

fluks Dengan adanya resistansi dari material inti maka arus pusar dapat

menimbulkan panas sehingga mempengaruhi sifat fisik material inti tersebut

bahkan hingga membuat transformer terbakar. Untuk mengurangi efek arus pusar

maka material inti harus dibuat tipis dan dilaminasi sehingga dapat disusun hingga

sesuai tebal yang diperlukan Rugi arus pusar dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan

pe = Rugi arus pusar [w/kg]

ke = Konstanta material inti

f = frekuensi [Hz]

t = ketebalan material [m]

Bmax = Nilai puncak medan magnet [T]

2.3.10.3. Rugi Hysterisis

Rugi hysterisis terjadi karena respon yang lambat dari material inti. Hal ini

terjadi karena masih adanya medan magnetik residu yang bekerja pada material,

jadi saat arus eksitasi bernilai 0, fluks tidak serta merta berubah menjadi 0 namun

perlahan-lahan menuju 0. Sebelum fluks mencapai nilai 0 arus sudah mulai

mengalir kembali atau dengan kata lain arus sudah bernilai tidak sama dengan 0

sehingga akan membangkitkan fluks kembali.

Rugi hysterisis ini memperbesar arus eksitasi karena medan magnetik

residu mempunyai arah yang berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan

oleh arus eksitasi. Untuk mengurangi rugi ini, material inti dibuat dari besi lunak

46

yang umum digunakan adalah besi silikon. Besarnya rugi hysterisis dapat dihitung

dengan menggunakan Persamaan

ph = Rugi arus pusar [w/kg]

kh = Konstanta material inti

f = frekuensi [Hz]

Bmax = Nilai puncak medan magnet [T]

n = Nilai eksponensial, tergantung material dan Bmax

Rugi hysteris maupun rugi arus pusar bernilai tetap, tidak bergantung pada

besarnya beban.

2.3.11. Tipe Pendinginan

Macam-macam tipe pendinginan pada transformator antara lain :

1. AN (Air Natural Cooling)

Pendingin alam oleh sirkulasi udara sekitarnya, tanpa alat khusus.

2. AB (Air Blast Colling)

Pendinginan oleh udara langsung yang dihasilkan oleh fan (kipas).

3. ON (Oil Immerset Natural Cooling).

Pendinginan dengan menggunakan minyak yang disertai dengan pendinginan

alam.

4. OB (Oil Blast Cooling)

Pendinginan ini sistemnya adalah sama dengan ON, yang dilengkapi dengan

hembusan udar dari kipas yang dipasang pada dinding trafo.

5. OFN( Oil Foreced Circulation of Air Nautal Cooling)

Pendinginan ini sama dengan sitem ON untuk sirkulasi minyak melalui

radiator dengan menggunakan suatu pompa, tetapi tidak memaki kipas.

6. OFB(Oil Forced and Air Blast Cooling)

Sistem pendinginannya sama dengan OFN yang dilengkapi dengan hembusan

udara dari kipas.

7. OW (oil and Water Cooling)

47

Adalah gabungan dari pendinginan air sirkulasi pada dinding luar radiator

tanpa memakai kipas

8. OFW (Forced Oil and Water Cooling).

Sistem pendinginannya sama dengan OFB, tetapi tidak memakai kipas.

9. Sistem campuran

Adalah gabungan dari beberapa system pendinginan, misalnya :

AN/OFN/ON/OFB/ dan lain-lain

2.4. Panel

2.4.1. Push Button

Berbagai macam saklar (zakelar, switch) listrik dan elektronik yang umum

digunakan berikut simbolnya ditampilkan dalam daftar berikut. Secara mendasar

semua saklar melakukan kontak nyala / padam (on / off) dalam berbagai cara

berbeda, tapi tiap saklar melakukan tugas sama, yakni membuka dan menutup

sirkuit listrik.

Saklar tekan, tombol atau kancing-tekan (push button) adalah saklar yang

beroperasi dengan cara ditekan, dan jenis berbeda melakukan dua fungsi berbeda,

dimana, PTM (push to make) switch / NOPB (normaly-open push-button) adalah

tombol menutup sirkuit bila ditekan, dan PTB (push to-break) switch) / NCPB

(normaly-close push-button) adalah tombol yang membuka sirkuit bila ditekan.

Jika tekanan dilepaskan atau terjadi tekanan berikutnya, maka akan menormalkan

kembali tombol ke posisi semula dan sirkuit kembali ke status semula. Contoh

tombol PTM | NOPB adalah seperti yang digunakan sebagai tombol klakson

sepedamotor dan mobil. Contoh tombol PTB / NCPB adalah seperti yang

digunakan sebagai tombol penyala lampu penerangan-dalam pada pintu kulkas

dan pintu mobil, dimana lampu padam bila pintu ditutup dan sebaliknya menyala

bila pintu dibuka.

48

2.4.2.Magnetik Kontaktor

Kontaktor adalah jenis saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak

bekerja apabila kumparan diberi energi. The National Manufacture Assosiation

(NEMA) mendefinisikan kontaktor magnetis sebagai alat yang digerakan secara

magnetis untuk menyambung dan membuka rangkaian daya listrik. Tidak seperti

relay, kontaktor dirancang untuk menyambung dan membuka rangkaian daya

listrik tanpa merusak. Beban-beban tersebut meliputi lampu, pemanas,

transformator, kapasitor, dan motor listrik

2.4.2.1.Prinsip Kerja

Sebuah kontaktor terdiri dari koil, beberapa kontak Normally Open ( NO )

dan beberapa Normally Close ( NC ). Pada saat satu kontaktor normal, NO akan

membuka dan pada saat kontaktor bekerja, NO akan menutup. Sedangkan kontak

NC sebaliknya yaitu ketika dalam keadaan normal kontak NC akan menutup dan

dalam keadaan bekerja kontak NC akan membuka. Koil adalah lilitan yang

apabila diberi tegangan akan terjadi magnetisasi dan menarik kontak-kontaknya

sehingga terjadi perubahan atau bekerja.

Kontaktor termasuk jenis saklar motor yang digerakkan oleh magnet

seperti yang telah dijelaskan di atas. Bila pada jepitan a dan b kumparan magnet

diberi tegangan, maka magnet akan menarik jangkar sehingga kontak-kontak

bergerak yang berhubungan dengan jangkar tersebut ikut tertarik. Tegangan yang

harus dipasangkan dapat tegangan bolak balik ( AC ) maupun tegangan searah

( DC ), tergantung dari bagaimana magnet tersebut dirancangkan. Untuk beberapa

keperluan digunakan juga kumparan arus ( bukan tegangan ), akan tetapi dari segi

produksi lebih disukai kumparan tegangan karena besarnya tegangan umumnya

sudah dinormalisasi dan tidak tergantung dari keperluan alat pemakai tertentu.

Karakteristik

Spesifikasi kontaktor magnet yang harus diperhatikan adalah kemampuan

daya kontaktor ditulis dalam ukuran Watt / KW, yang disesuaikan dengan beban

yang dipikul, kemampuan menghantarkan arus dari kontak – kontaknya, ditulis

49

dalam satuan ampere, kemampuan tegangan dari kumparan magnet, apakah untuk

tegangan 127 Volt atau 220 Volt, begitupun frekuensinya, kemampuan

melindungi terhadap tegangan rendah, misalnya ditulis ± 20 % dari tegangan

kerja. Dengan demikian dari segi keamanan dan kepraktisan, penggunaan

kontaktor magnet jauh lebih baik dari pada saklar biasa.

2.4.2.2.Jenis-jenis Magnet Kontraktor

2.4.2.2.1. Kontaktor Magnet Arus Searah (DC)

Kontaktor magnet arus searah (DC) terdiri dari sebuah kumparan yang

intinya terbuat dari besi. Jadi bila arus listrik mengalir melalui kumparan, maka

inti besi akan menjadi magnet. Gaya magnet inilah yang digunakan untuk menarik

angker yang sekaligus menutup/ membuka kontak. Bila arus listrik terputus ke

kumparan, maka gaya magnet akan hilang dan pegas akan menarik/menolak

angker sehingga kontak kembali membuka atau menutup. Untuk merancang

kontaktor arus searah yang besar dibutuhkan tegangan kerja yang besar pula,

namun hal ini akan mengakibatkan arus yang melalui kumparan akan besar dan

kontaktor akan cepat panas. Jadi kontaktor magnet arus searah akan efisien pada

tegangan kerja kecil seperti 6 V, 12 V dan 24 V.

Bentuk fisik relay dikemas dengan wadah plastik transparan, memiliki dua

kontak SPDT (Single Pole Double Throgh) Gambar 2.1, satu kontak utama dan

dua kontak cabang). Relay jenis ini menggunakan tegangan DC 6V, 12 V, 24 V,

dan 48 V. Juga tersedia dengan tegangan AC 220 V. Kemampuan kontak

mengalirkan arus listrik sangat terbatas kurang dari 5 ampere. Untuk dapat

mengalirkan arus daya yang besar untuk mengendalikan motor induksi, relay

dihubungkan dengan kontaktor untuk arus searah digunakan pada arus AC maka

kemagnetannya akan timbul dan hilang setiap saat mengikuti gelombang arus AC.

2.4.2.2.2. Kontaktor Magnet Arus Bolak balik (AC)

Kontruksi kontaktor magnet arus bolak-balik pada dasarnya sama dengan

kontaktor magnet arus searah. Namun karena sifat arus bolak-balik bentuk

gelombang sinusoida, maka pada satu periode terdapat dua kali besar tegangan

50

sama dengan nol. Jika frekuensi arus AC 50 Herz berarti dalam 1 detik akan

terdapat 50 gelombang. Dan 1 periode akan memakan waktu 1/50 = 0,02 detik

yang menempuh dua kali titik nol. Dengan demikian dalam 1 detik terjadi 100 kali

titik nol atau dalam 1 detik kumparan magnet kehilangan magnetnya 100 kali.

Karena itu untuk mengisi kehilangan magnet pada kumparan magnet

akibat kehilangan arus maka dibuat belitan hubung singkat yang berfungsi sebagai

pembangkit induksi magnet ketika arus magnet pada kumparan magnet hilang.

Dengan demikian maka arus magnet pada kontaktor akan dapat dipertahankan

secara terus menerus (kontinu). Bila kontaktor yang dirancang untuk arus AC

digunakan pada arus DC maka pada kumparan itu tidak timbul induksi listrik

sehingga kumparan menjadi panas. Sebaliknnya, bila kontaktor magnet untuk arus

DC yang tidak mempunyai belitan hubung singkat diberikan arus AC maka pada

kontaktor itu akan bergetar yang disebabkan oleh kemagnetan pada kumparan

magnetnya timbul dan hilang setiap 100 kali.

Kontaktor akan bekerja normal bila tegangannya mencapai 85 % dari

tegangan kerja, bila tegangan turun kontaktor akan bergetar. Ukuran dari

kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan arusnya. Biasanya pada kontaktor

terdapat beberapa kontak, yaitu kontak normal membuka (Normally Open = NO)

dan kontak normal menutup (Normally Close = NC). Kontak No berarti saat

kontaktor magnet belum bekerja kedudukannya membuka dan bila kontaktor

bekerja kontak itu menutup/ menghubung. Sedangkan kontak NC berarti saat

kontaktor belum bekerja kedudukan kontaknya menutup dan bila kontaktor

bekerja kontak itu membuka. Jadi fungsi kerja kontak NO dan NC berlawanan.

Kontak NO dan NC bekerja membuka sesaat lebih cepat sebelum kontak NO

menutup.

Fungsi dari kontak-kontak dibuat untuk kontak utama dan kontak bantu.

Kontak utama terdiri dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dari kontak NO dan

NC. Kontak utama digunakan untuk mengalirkan arus utama, yaitu arus yang

diperlukan untuk pesawat pemakai listrik misalnya motor listrik, pesawat pemanas

dan sebagainya. Sedangkan kontak bantu digunakan untuk mengalirkan arus bantu

yaitu arus yang diperlukan untuk kumparan magnet, alt bantu rangkaian, lampu-

51

lampu indikator, dan lain-lain. Dari informasi diatas dapat dilihat bahwa

keuntungan penggunaan kontaktor magnet daripada saklar togel dan saklar Cam

adalah, Arus listrik yang mengalir pada saklar pengontrol sangat kecil

dibandingkan arus beban. Dapat mengontrol beban listrik dari tempat jauh dengan

kerugian tegangan yang relatif kecil.

2.4.3. Timer

Timer adalah suatu alat kecil pengatur waktu yang dapat menyambung dan

mematikan arus listrik pada saat yang telah ditentukan oleh pengatur timer.

Dengan mekanisme ini, timer bisa dipakai untuk menghidupkan dan mematikan

berbagai alat listrik secara otomatis, seperti lampu taman, lampu rumah, AC,

mesin cuci, pompa air, kulkas, dan peralatan listrik lainnya. Bahkan bila timer ini

dikombinasikan dengan Video Cassette Recorder, Anda dapat merekam acara TV

favorit bila Anda tidak sempat melihatnya.

2.4.3.1.Jenis Timer

Pada dasarnya hanya dua jenis timer yakni tipe Mekanik dan tipe

elektronik. Timer tipe mekanik mempunyai semacam piringan bundar yang

memuat angka-angka secara melingkar. Untuk mengatur saat hidup (on) dan mati

(off ), tipe mekanik mempunyai dua cara. Ada yang dengan menekan salah satu

bagian dari piringan itu (disebut metode segmen). Yang lain adalah dengan

menusukkan jarum-jarum sepanjang lingkaran itu (disebut metode pin). Cara yang

terakhir ini sering ada keluhan kehilangan jarum, walaupun dari pabriknya tentu

juga telah disediakan jarum cadangan.

Timer tipe elektronik lebih mudah digunakan karena tinggal menekan

tombol dan angkanya disajikan pada layar digital, seperti pada jam tangan digital.

Tipe ini jelas lebih mahal. Masing-masing jenis timer ini tersedia dalam dua

model. Pertama, model 24-jam, yang menghidup-matikan arus listrik pada waktu

yang sama, setiap hari. Kedua, model 7-hari, yang dapat mengatur waktu hidup-

mati arus listrik yang berbeda untuk tiap-tiap hari dalam satu minggu.

52

Menentukan waktu pada timer, pada dasarnya adalah mengatur periode

hidup-mati, yaitu jarak waktu dari saat hidup dan mati. Jumlah periode ini

bervariasi, tergantung pada jenis dan model timer. Misalnya model 24-jam

mempunyai jumlah periode maksimum 4 kali. Artinya dalam 24 jam alat ini

hanya mampu menghidup-matikan listrik paling banyak 4 kali. Kelengkapan

Timer Ada beberapa kelengkapan atau feature yang membuat timer mudah dan

nyaman digunakan, misalnya :

2.4.3.1.1. Program review

Berfungsi untuk melihat lagi program yang telah terpasang. Pada tipe

mekanik, hal ini mudah dilakukan karena tinggal memeriksa angka-angka pada

piringan bundar itu. Tetapi pada layar digital pemeriksaan ini agak sulit karena

angka yang ditunjukkan adalah waktu yang sedang berjalan (current time). Untuk

mengecek lagi, masih harus menekan tombol program review, baru kemudian

dapat melihat waktu hidup-mati yang telah terpasang.

2.4.3.1.2. Saklar acak (random)

Ketika rumah ditinggal kosong, fungsi ini akan menghidup-matikan lampu

rumah secara acak. Ini untuk menciptakan kesan seolah-olah ada orang di dalam

rumah. Tujuannya, tidak lain, adalah untuk mengecoh maling yang berniat jahat

akan menggerayangi rumah.

2.4.3.1.3. Advance switch

Fungsi ini akan menghidupkan aliran listrik pada stop kontak (socket)

beberapa waktu sebelum periode “on” yang sebenarnya tiba. Gunanya misalnya,

untuk menghidupkan AC lebih dulu, sehingga ketika Anda sampai di rumah,

ruangan sudah cukup sejuk.

2.4.3.1.4. Cadangan tenaga (power back up)

Bila aliran listrik di rumah sedang “byar-pet”, maka Anda harus lebih

sering memprogram ulang timer. Tapi bila timer mempunyai tenaga cadangan

53

maka program timer bisa selamat. Cadangan tenaga ini berupa baterai yang biasa

terdapat pada timer elektronik. Sedangkan pada timer mekanik, Anda harus

cocokkan waktu pada timer dengan waktu pada jam, seperti mencocokkan jam

yang mati. Sedangkan program hidup-matinya sendiri tidak terpengaruh listrik

mati.

2.4.4.Lampu Indikator

Lampu tanda/indikator berfungsi untuk memberi tanda bagi operator

bahwa panel dalam keadaan kerja/bertegangan atau tidak. Warna merah sebagai

tanda panel dalam keadaan kerja, maka harus hati-hati. Sedangkan warna hijau

bahwa panel dalam keadaan ON arus mengalir kerangkaian beban listrik. Lampu

indikator ini juga berfungsi sebagai tanda tegangan kerja 3 phase, dengan warna

lampu merah, kuning, hijau.

2.4.5.Relay

Relay adalah saklar (switch) elektrik yang bekerja berdasarkan medan

magnet. Relay terdiri dari suatu lilitan dan switch mekanik. Switch mekanik akan

bergerak jika ada listrik yang mengalir melalui lilitan. Relay berfungsi sebagai

penggerak pada kontak. Susunan kontak pada relay adalah:

Normally Open : Relay akan menutup bila dialiri arus listrik.

Normally Close : Relay akan membuka bila dialiri arus listrik.

Changeover : Relay ini memiliki kontak tengah yang akan melepaskan diri

dan membuat kontak lainnya berhubungan.

Sebuah relay tersusun atas kumparan, pegas, saklar (terhubung pada

pegas) dan 2 kontak elektronik (normally close dan normally open)

Relay akan bekerja dengan cara memberi tegangan pada kumparannya,

sehingga akan menggerakkan kontak untuk posisi membuka (normally closed -

NO) maupun untuk posisi menutup (normally opened - NC). Relay ada dua

macam, yaitu relay biasa dan relay dengan timer. Kedua jenis relay tersebut

digunakan sesuai dengan fungsi dan keperluannya. Relay biasa digunakan untuk

menghubungkan lampu-lampu indikator

tanpa penundaan waktu, sedangkan relay

dengan penundaan waktu digunakan

54

pada saat start diesel. Hal ini diperlukan karena bila start pertama maka

dibutuhkan selang waktu tertentu untuk start berikutnya sampai mesin diesel dapat

beroperasi.

2.5. Tegangan jala-jala

Tegangan jala-jala atau tegangan line merupakan tegangan dari PLN yang

masuk ke rumah-rumah atau konsumen yang tidak membutuhkan tegangan terlalu

besar. Mempelajari jaringan listrik pada pronsipnya mempelajari suatu proses

penyaluran energi listrik dari pusat pembangkit listrik sampai pada konsumen.

Tegangan listrik yang biasa digunakan dalam sistem jaringan listrik sistem satu

fasa dan tiga fasa. Untuk penyaluran tegangan dari pembangkit biasanya

menggunakan sistem tegangan tiga fasa, sedangkan untuk tegangan listrik satu

fasa kebanyakan digunakan pada jaringan listrik pada konsumen. Jaringan listrik

merupakan proses penyaluran energi listrik yang dilakukan dengan menggunakan

penghantar baik menggunakan saluran udara atau dengan menggunakan saluran

bawah tanah. Konstruksi jaringan dibedakan menjadi sistem radial, sistem

lingkaran, dan sistem jala-jala.

55

BAB 3

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Generator merupakan salah satu energy gerak menjadi energy listrik,

generator juga dibagi menjadi dua jenis yaitu generator AC dan generator DC.

Generator ac merupakan generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan

out put ) berupa tegangan bolak-balik. Generator arus bolak-balik berfungsi

mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik. Generator Arus

Bolak-balik sering disebut juga seabagai alternator, generator AC (alternating

current), atau generator sinkron. Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri

dari dua bagian utama, yaitu : stator, rotor.

Generator dc merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang

mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan

arus DC / arus searah. generator DC dibuat dengan menggunakan magnet

permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap

beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis,

serta bagian rotor. Prinsip kerja sama dengan prinsip kerja generator ac. Generator

DC dibedakan menjadi beberapa jenis yaitu Generator penguat terpisah, Generator

shunt, Generator kompon.

Motor adalah yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanis-

konstruksi motor sangatlah mirip dengan generator. Motor listrik merupakan

sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik. Motor juga dibagi menjadi dua jenis yaitu motor AC dan motor DC.

Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan

medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Motor arus bolak-balik

menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang

waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik: stator dan

rotor.

56

Transformator atau biasa dikenal dengan trafo berasal dari kata

transformatie yang berarti perubahan. Transformator memberikan cara yang

berbeda untuk mengubah tegangan bolak balik dari satu harga ke harga lain. Ada

dua perbedaan bentuk inti transformator yang biasa digunakan yang dinamakan

tipe inti (core type) dan tipe slubung atau cangkang (shell type).

Kontaktor adalah jenis saklar yang bekerja secara magnetik yaitu kontak

bekerja apabila kumparan diberi energi. Magnet kontraktor dibagi menjadi dua

yaitu Magnet kontraktor arus bolak-balik dan Magnet kontraktor arus searah.

Timer adalah suatu alat kecil pengatur waktu yang dapat menyambung dan

mematikan arus listrik pada saat yang telah ditentukan oleh pengatur timer.

Relay adalah sebuah saklar elekronis yang dapat dikendalikan dari

rangkaian elektronik lainnya. Relay berfungsi sebagai penggerak pada kontak.

Relay akan bekerja dengan cara memberi tegangan pada kumparannya, sehingga

akan menggerakkan kontak untuk posisi membuka (normally closed - NO)

maupun untuk posisi menutup (normally opened - NC).

Lampu tanda/indikator berfungsi untuk memberi tanda bagi operator

bahwa panel dalam keadaan kerja/bertegangan atau tidak.

Tegangan jala-jala atau tegangan line merupakan tegangan dari PLN yang

masuk ke rumah-rumah atau konsumen yang tidak membutuhkan tegangan terlalu

besar.

3.2 Saran

Makala ini dari sumber yang benar-benar ada, dan apa bila ada yang

kurang jelas dan tidak mengerti. Saya harap masuk kesumber data yang saya buat

di daftar isi sehingga tidak ada keraguan melakukan praktek maupun untuk

sebagai refrensi.

57

DAFTAR PUSTAKA

http://etd.eprints.ums.ac.id/9020/1/D400050074.pdf

http://pksm.mercubuana.ac.id/new/elearning/files_modul/13020-9-

843492745104.pdf

http://eprints.undip.ac.id/25484/1/ML2F004473.pdf

http://www.energyefficiencyasia.org/docs/ee_modules/indo/Chapter%20-

%20Electric%20motors%20(Bahasa%20Indonesia).pdf

http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/DCMotorPaperandQA.pdf

http://pksm.mercubuana.ac.id/new/elearning/files_modul/14072-1-

471168335087.doc

http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/makalahMotorDC.doc

http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/paperinductionmotor.pdf

http://pksm.mercubuana.ac.id/new/elearning/files_modul/13020-6-

405268025079.pdf

http://bos.fkip.uns.ac.id/pub/ono/pendidikan/materi-kejuruan/elektro/jaringan-

akses-pelanggan/teknik_dasar_generator.pdf

http://psm.fke.utm.my/libraryfke/files/578_ALIFFFARONIBINRAZMI2010.pdf

Gunawan, hanafpi,1993, Mesin dan Rangkaian Listrik Edisi Keenam, Jakarta:

Erlangga

http://erick-son1.blogspot.com/2009/10/jenis-dan-kegunaan-kontaktor-

magnet.html

http://sulasminvillage.blogspot.com/2009/03/magnetik-kontaktor.html

http://purnawan.web.id/2004/12/tips-konsumen-timer-listrik-bila-anda-tak-ada-di-

rumah/

http://www.google.co.id/url?

sa=t&source=web&cd=2&ved=0CBsQFjAB&url=http%3A%2F

%2Fp_musa.staff.gunadarma.ac.id%2FDownloads%2Ffiles

58

%2F8048%2FKomponen.pdf&ei=k6qCTYX6EcerrAf59eDECA&usg=AFQj

CNFgz6TlAjPHm41MxCjYUPByujgxdw

http://yosmedia.blogspot.com/2008/12/cara-kerja-relay-dc.html

http://lionjogja.20m.com/relay.html

59