MOTOR LISTRIK AC

A. Tujuan Penelitian

Tujuan yang akan dicapai dalam penelitian ini adalah :

1. mengetahui karakteristik motor listrik AC pada kipas angin

2. mengetahui prinsip kerja motor listrik AC pada kipas angin

B. Dasar Teori

1. Motor Listrik

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.

Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik.

Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet

yang disebut sebagai elektromagnit. Sebagaimana kita ketahui bahwa : kutub-

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

senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita

menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan

magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama yaitu:

- 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.

2. Macam-macam Motor Listrik

Berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasi, motor listrik

dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

3. Motor AC

Motor AC / arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan

arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik AC

memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor". Stator

merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik

berputar untuk memutar 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 frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan

sekaligus menurunkan dayanya.

4. Motor Induksi

Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (AC) yang paling

luas digunakan. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini

bekerja berdasarkan induksi medan magnet stator ke statornya, dimana

arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi

merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif

antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang

dihasilkan oleh arus stator. Motor induksi sangat banyak digunakan di

dalam kehidupan sehari-hari baik di industri maupun di rumah

tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah motor induksi 3-fase

dan motor induksi 1-fase. Motor induksi 3-fase dioperasikan pada sistem

tenaga 3-fase dan banyak digunakan di dalam berbagai bidang industri,

sedangkan motor induksi 1-fase dioperasikan pada sistem tenaga 1-fase

yang banyak digunakan terutama pada penggunaan untuk peralatan rumah

tangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan

sebagainya karena motor induksi 1-fase mempunyai daya keluaran yang

rendah.

Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan

stator kepada kumparan rotornya. Garis-garis gaya fluks yang

diinduksikan dari kumparan stator akan memotong kumparan rotornya

sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan induksi dan karena penghantar

(kumparan) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka akan mengalir

arus pada kumparan rotor. Penghantar (kumparan) rotor yang dialiri arus

ini berada dalam garis gaya fluks yang berasal dari kumparan stator

sehingga kumparan rotor akan mengalami gaya Lorentz yang

menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai dengan

arah pergerakan medan induksi stator. Pada rangka stator terdapat

kumparan stator yang ditempatkan pada slot-slotnya yang dililitkan pada

sejumlah kutub tertentu. Jumlah kutub ini menentukan kecepatan

berputarnya medan stator yang terjadi yang diinduksikan ke rotornya.

Makin besar jumlah kutub akan mengakibatkan makin kecilnya kecepatan

putar medan stator dan sebaliknya. Kecepatan berputarnya medan putar ini

disebut kecepatan sinkron.

a. Satu Fasa

Pada dasarnya, prinsip kerja motor induksi 1-fasa sama dengan motor

induksi 2-fasa yang tidak simetris karena pada kumparan statornya

dibuat dua kumparan (yaitu kumparan bantu dan kumparan utama)

yang mempunyai perbedaan secara listrik dimana antara masing-

masing kumparannya tidak mempunyai nilai impedansi yang sama dan

umumnya motor bekerja dengan satu kumparan stator (kumparan

utama). Khusus untuk motor kapasitor-start kapasitor-run, maka motor

ini dapat dikatakan bekerja seperti halnya motor induksi 2-fasa yang

simetris karena motor ini bekerja dengan kedua kumparannya

(kumparan bantu dan kumparan utama) mulai dari start sampai saat

running (jalan).

Motor induksi 1-fase yang bekerja dengan satu kumparan stator pada

saat running (jalan) dapat dikatakan bekerja bukan berdasarkan medan

putar, tetapi bekerja berdasarkan gabungan medan maju dan medan

mundur. Bila salah satu medan tersebut dibuat lebih besar maka

rotornya akan berputar mengikuti perputaran medan ini. Bentuk

gambaran proses terjadinya medan maju dan medan mundur ini dapat

dijelaskan dengan menggunakan teori perputaran medan ganda.

b. Sumber 3-fase

Sumber 3-fase ini biasanya digunakan oleh motor induksi 3-fase.

Motor induksi 3-fase ini mempunyai kumparan 3-fase yang terpisah

antar satu sama lainya sejarak 1200 listrik yang dialiri oleh arus listrik

3-fase yang berbeda fase 1200 listrik antar fasenya, sehingga keadaan

ini akan menghasilkan resultan fluks magnet yang berputar seperti

halnya kutub magnet aktual yang berputar secara mekanik. Bentuk

gambaran sederhana hubungan kumparan motor induksi 3-fase dengan

dua kutub stator.

A. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam dalam penelitian ini adalah:

1. obeng 2. gerindra

3. kayu

4. gergaji

5. pengebor

6. neraca o’hauss

7. mikrometer sekrup

8. penggulung kawat

Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah motor AC dalam kipas angin

dengan spesifikasi V= (220-240) V, (50/60) Hz

B. Langkah Kerja

Langkah-langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:

No Tanggal Kegiatan Hasil1 14 Februari 2013 - Mencari instrumen

penelitian- Mendapat kipas angin

sebagai objek proyek kerja

2 20 Februari 2013 - Melepaskan komponen-komponen motor AC dari kipas angin.

- Mendapatkan komponen motor ac dari kipas angin

3 21 Februari 2013 - Menggergaji pengunci kepingan besi.

- Melepaskan kepingan besi satu persatu.

- Belum selesai melepaskan kepingan besi.

4 27 Februari 2013 - Menggerindra besi sebagai alat bantu dalam melepaskan kepingan besi.

- Melanjutkan dalam melepaskan kepingan besi satu persatu.

- Mendapatkan alat bantu dalam melepaskan kepingan besi

- Belum selesai melepaskan kepingan besi.

5 28 Februari 2013 - Melanjutkan dalam melepaskan kepingan besi satu persatu.

- Konsultasi dengan dosen pembimbing.

- Jumlah kepingan besi yang diperoleh adalah 50 keping

- Memperoleh informasi untuk menghitung jumlah lilitan pada motor ac

6 6 Maret 2013 - Memotong kayu untuk dimanfaatkan dalam menghitung lilitan.

- Mengebor kayu yang akan dimanfaatkan dalam menghitung lilitan

- Menghitung lilitan kumparan dengan bantuan alat.

- Diperoleh kayu yang dapat dimanfaatkan dalam menghitung lilitan

- Belum selesai menghitung lilitan kumparan

7 7 Maret 2013 - Melanjutkan dalam menghitung lilitan kumparan

- Belum selesai menghitung lilitan.

8 13 Maret 2013 - Melanjutkan dalam menghitung lilitan kumparan

- Belum selesai menghitung lilitan.

9 14 Maret 2013 - Menggambar keseluruhan komponen motor AC di dalam buku tulis

- Diperoleh gambar komponen motor ac.

11 20 Maret 2013 - Menimbang massa dan mengukur diameter kawat

- Mengukur ketebalan kepingan besi

- Diperoleh massa dan diameter kawat

- Diperoleh ketebalan kepingan besi

C. Hasil Penelitian

Setelah melakukan serangkaian kerja, diperoleh hasil penelitian sebagai

berikut:

Motor listrik AC terdiri dari beberapa komponen, antara lain.:

1. Inti besi

Panjang = 3,55 x 10-2 m

Lebar = 2,55 x 10-2 m

Tinggi = 1,45 x 10-2 m

2. Tempat lilitan berbahan isolator

3. kawat

Jumlah lilitan kawat = 2450 lilitan

Tebal kawat (d) = 0,55 mm

= 0,6 mm

= 0,55 mm

= 0,5 mm

= 0,55 mm

d rata-rata = ∑ d

N=¿0,55 mm

Massa kawat (m) = 103 gram

= 104 gram

= 104 gram

= 103 gram

=104 gram

m rata-rata = ∑ m

N=¿ 103,6 gram

4. Lempeng besi

Jumlah lempengan = 50 buah

Tebal per lempengan (d) = 0,325 mm

= 0,305 mm

= 0,315 mm

= 0,295 mm

= 0,305 mm

d rata-rata = ∑ d

N=¿ 0,31 mm

D. Pembahasan

Motor kutub bayangan (bahasa Inggris: Shaded-pole motor) atau biasa

disebut juga shaded pole adalah salah satu jenis dari motor induksi AC baik

daya listrik satu fase maupun tiga fase. Pada dasarnya motor ini adalah motor

sangkar bajing yang kumparan bantunya diberi cincin tembaga yang

melingkar di setiap kutubnya. Kumparan bantu ini disebut juga dengan

kumparan bayangan. Arus terinduksi ke dalam kumparan dengan menunda

fase medan magnet dari fluks magnetik pada kutub bayangan (shaded pole)

sehingga cukup untuk membentuk medan yang berputar untuk memutar rotor.

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

kutub bayangannya. Karena perbedaan sudut fase antara kutub utama dengan

kutub bayangannya sangat kecil, menyebabkan motor ini hanya menghasilkan

torsi yang kecil.

Pada grafik ini menunjukkan arus belitan bantu dan belitan utama berbeda fase φ, hal

ini disebabkan karena impedensi kedua belitan tersebut. Perbedaan arus beda fase ini

menyebabkan arus total, merupakan penjumlahan vektor arus utama dan arus bantu.

Hal ini jugalah yang mempengaruhi medan magnet utama yang dihasilkan belitan

utama berbeda fase sebesar φ dengan medan magnet bantu pada kutub bayangan.

Motor kutub bayangan hanya mempunyai satu buah kumparan, stator dibagi

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

bayangan diberi cincin tembaga yang melingkar yang mengakibatkan

keterlambatan medan magnet pada bagian kutub bayangan (shaded pole).

Konstruksi motor shaded pole sangat sederhana yaitu terdiri dari stator, rotor

dan penyangga. Bagian lengkap dari motor shaded pole adalah sebagai

berikut:

Stator

Bagian stator merupakan kutub-kutub yang bagian permukaannya

ditempatkan cincin yang terbuat dari tembaga. Karena cincin inilah yang

menyebabkan terjadinya kutub bayangan.

Rotor

Rotor adalah bagian yang berputar dan tipenya adalah rotor sangkar.

Penyangga

Penyangga poros rotor ini sangat sederhana yang dibuat dari besi plat yang

dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat memegang bagian rotor yang

berputar.

Prinsip Kerja

Pada kutub bayangan

(shaded pole) diberi

cincin tembaga yang

melingkar sehingga

mengakibatkan medan

magnet pada daerah

shaded pole mengalami perbedaan sudut fase dengan kutub utama (unshaded

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

utama ke kutub

bayangannya.

Motor shaded pole atau motor kutub bayangan adalah adalah sebuah motor

induksi satu fasa yang diperlengkapi dengan belitan bantu yang dihubungkan

secara parallel dengan belitan utama. Stator motor shaded pole berbentuk

sepatu kutub (salient). Kumparan stator hanya terdiri dari kumparan utama.

Untuk membentuk

medan putar

dipasang shaded

coil yang

merupakan suatu

rangkaian tertutup

pada sepatu kutub tersebut.

Tegangan bolak balik dari kumparan utama akan di induksikan pada shaded

coil. Dengan adanya tegangan induksi ini maka pada shaded coil akan

mengalir arus dan menimbulkan fluks lawan dari kumparan utama. Dengan

demikian terjadi beda fasa antara fluks kumparan utama dengan fluks shaded

coil (kumparan bayangan). Kedua fluks tersebut berbeda nilainya dan

dianggap kutub itu menghasilkan fluks lemah (dalam cincin) dan di

superimpose fluks kuat (di luar cincin) sehingga terdapat medan putar.

Konstruksi motor shaded pole dapat dilihat seperti gambar di atas.

Selanjutnya alasan kenapa rotor bisa berputar disebabkan adanya gaya lorentz

dalam motor listrik ini. Berdasarkan hukum gaya Lourentz, arus yang

mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet akan

menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah

medan magnet B. Arah gaya F dapat ditentukan dengan aturan tangan kiri

seperti pada gambar berikut.

Sehingga secara umum motor listrik memutar rotor dengan cara sebagai

berikut:

Medan magnet pada stator menginduksi kumparan yang dialiri arus listrik.

Induksi ini mengakibatkan terjadinya gaya Lorenz yang menyebabkan

kumparan berputar. Besar gaya Lorenz sebanding dengan besar arus listrik

yang mengalir, sesuai dengan persamaan F = B I L.

Gambar arus Induksi rotor

E. Kesimpulan

F. Saran

DAFTAR PUSTAKANobeli Debi Rubidiyanto. 2009. Motor Sinkron. Malang: Teknik Eektro BA Malang.

Dede Tri Futra._____. Motor Induksi. : Universitas Sriwijaya.

UNEP. _____. Peralatan Energi Listrik: Motor Listrik. Diakses dari:

www.energyefficiencyasia.org pada tanggal 7 Maret 2013.

Hendri. _____. Teknik Tenaga Listrik dan Elektronik Industri: Modul Motor AC.

Yogyakarta: Universitas Mercu Buana.