MAKALAHAPLIKASI MOTOR LISTRIKTENTANG :Motor Induksi Satu Phasa

Disusun Oleh :1. Edwin Sholeh1341150065 / 092. Ervin Prasetyo1341150040 / 103. Guntur Mayhendra1341150061 / 12

D4 Sistem Tenaga Listrik II APOLITEKNIK NEGERI MALANGTAHUN 2015

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangPada jaman sekarang, pemanfaatan energi listrik sudah sangat luas. Baik untuk keperluan rumah tangga, industri, maupun sekolah, tida terlepas dari pemanfaatan energi listrik. Salah satu pemanfaatan energi listrik adalah konversi energi listrik menjadi mekanik. Pengkonversian energi listrik menjadi energi gerak (mekanik) merupakan prinsip kerja dari motor listrik.Peranan motor listrik di dunia, sudah menjadi bagian sangat penting, bahkan dapat dikatakan motor listrik adalah Kuda-nya Industri karena dalam proses produksinya, industri sangat membutuhkan motor listrik. Sebenarnya tidak hanya pada industri saja. Pada kepentingan rumah tangga, maupun sekolah, motor listrik juga mengambil peranan penting. Sebagai contoh adalah pompa air, yang tentunya selalu ada pada setiap rumah, sekolah atau bangunan yang lain.Untuk industri kecil, rumah tangga, dan sekolah, motor yang digunakan kebanyakan adalah motor satu phasa. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini kami akan membahas tentang Motor 1 Phasa, karena pentingnya motor 1 phasa dalam kehidupan sehari hari

1.2. TujuanDengan dibuatnya makalah ini, maka diharapkan :1. Mahasiswa dapat mengetahui prinsip kerja motor 1 phasa2. Mahasiswa dapat mengetahui jenis jenis motor 1 phasa3. Mahasiswa dapat mengetahui cara perawatan motor 1 phasa4. Mahasiswa dapat mengetahui trouble shooting motor 1 phasa

BAB IIPEMBAHASAN

1. 2. 2.1. Pengertian Motor 1 PhasaMotor listrik adalah suatu mesin listrik, yang mengkorversikan energi listrik, menjadi energi mekanik yang prinsipnya tidak lepas dari hukum lorenzt yang berpunyai apabila sebuanh penghantar yang dialiri arus listrik, kemudian ditempatkan pada sebuah medan magnit, maka pada penghantar tersebut akan timbul gaya. Arah gaya, fluks, dan arus listrik digambarkan sesuai dengan kaidah tangan kanan seperti dibawah ini.

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 pada rotor sangkar terjadi induksi dan interaksi torsi yang menghasilkan putaran. Sedangkan pada motor satu fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama (belitan U1-U2) dan belitan fasa bantu (belitan Z1-Z2), seperti gambar dibawah ini.

Gambar Prinsip Medan Magnet Utama dan Medan magnet Bantu Motor Satu fasaBelitan utama menggunakan penampang kawat tembaga lebih besar sehingga memiliki impedansi lebih kecil. Sedangkan belitan bantu dibuat dari tembaga berpenampang kecil dan jumlah belitannya lebih banyak, sehingga impedansinya lebih besar dibanding impedansi belitan utama. Grafik arus belitan bantu Ibantu dan arus belitan utama Iutama berbeda fasasebesar , hal ini disebabkan karena perbedaan besarnya impedansi kedua belitantersebut. Perbedaan arus beda fasa ini menyebabkan arus total, merupakan penjumlahan vektor arus utama dan arus bantu. Medan magnet utama yang dihasilkan belitan utama juga berbeda fasa sebesar dengan medan magnet bantu.

Gambar grafik Gelombang arus medan bantu dan arus medan utama

Gambar 3. Medan magnet pada Stator Motor satu fasaBelitan bantu Z1-Z2 pertama dialiri arus bantu menghasilkan fluks magnet tegak lurus, beberapa saat kemudian belitan utama U1-U2 dialiri arus utama 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 medan magnet yang berputar pada belitan statornya.Rotor motor satu fasa sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentukbatang-batang kawat yang ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupaibentuk sangkar tupai, maka sering disebut rotor sangkar.

Gambar Rotor sangkarBelitan rotor yang dipotong oleh medan putar stator, menghasilkan teganganinduksi, interaksi antara medan putar stator dan medan magnet rotor akanmenghasilkan torsi putar pada rotor.2.2. Jenis Jenis Motor 1 PhasaAda beberapa jenis dari motor 1 phasa1. Motor Split Phase ( Motor Phasa Belah)2. Motor Capasitor3. Motor Shaded Pole ( Motor Kutub Bayangan )4. Motor Universal2.2.1. Motor Split Phase ( Motor Phasa Belah )Motor jenis ini merupakan motor satu fasa yang menggunakan kumparan bantu untuk menghasilkan gaya putar. Jenis motor ini disebut juga motor fase belah, mempunyai kumparan utama dan kumparan bantu. Kumparan bantu digunakan untuk menghasilkan medan yang berbeda fasa dengan medan yang dihasilkan pada kumparan utama. Kumparan bantu ini dapat berupa belitan induktor dengan resistor dan induktor dengan kapasitorJenis motor ini menggunakan rotor sangkar (Squirrel Cage winding) terdiri dari sejumlah batang tembaga yang dimasukkan ke dalam alur rotor, pada ujung-ujungnya dihubungkan oleh cincin tembaga sehingga terdapat sirkuit tertutup. Sedangkan kumparan statornya terdiri dari dua lilitan yaitu kumparan utama (main winding) dan kumparan bantu (starting winding). Kedua kumparan tersebut terhubung paralel pada saat start, kedua-duanya terhubung pada jala-jala kemudian setelah motor berputar mencapai + 75 % putaran nominal, sebuah saklar sentrifugal akan memutuskan rangkaian kumparan bantu dan selanjutnya motor bekerja hanya dengan kumparan utama. Rangkaian penggantinya dapat dilihat dibawah ini

Gambar Rangkaian Kumparan Motor Split Phase

Dilihat dari konstruksinya motor fasa belah mempunyai saklar sentrifugal yang berfungsi untuk memutuskan rangkaian kumparan bantu setelah motor berputar mendekati putaran nominal, dan mencegah arus lebih dari jala-jala ke kumparan bantu dan juga untuk melindungi kumparan dari kerusakan yang disebabkan oleh pemanasan arus yang melewatinya.

Gambar Motor Split Phase2.2.1.1. Prinsip Kerja Motor Split PhaseMotor jenis ini bekerja berdasarkan perbedaan fasa antara kumparan bantu berupa induktor dengan resistor dengan kumparan utama. Jika kumparan bantu ini ditempatkan secara paralel dengan belitan utama maka nilai R/XL1 dari belitan bantu dapat diatur sedemikian rupa sehingga dihasilkan perbedaan fasa dibawah 900. Dengan menaikkan nilai R maka dihasilkan perbandingan R/XL1 yang lebih tinggi sehingga perbedaan fasa lebih mendekati 900 dan torka starting yang dihasilkan lebih besar. Motor jenis ini memiliki torka starting yang rendah. Pada kumparan bantu juga dipasang saklar sentrifugal untuk memutuskan arus listrik pada kumparan bantu bila putaran motor mencapai 75% dari putaran nominal.Motor ini terdiri dari kumparan utama dan kumparan bantu yang berbeda sekitar 90 0 listrik dengan tahanan dan reaktansi yang berlainan sehingga arus yang mengalir tidak sefasa. Perbedaan arus kumparan utama dan kumparan bantu akan menyebabkan terjadinya perbedaan fluks medan utama dan fluks medan bantu pada stator, akibatnya akan menghasilkan medan putar yang menimbulkan kopel mula pada motor. Dengan adanya kopel mula ini, maka motor akan berputar. Saklar (S) dilepaskan dengan gaya sentrifugal pada 75 % putaran normal. Kopel start dari motor split fasa 150% dari kopel beban penuh (Ist = 1,5 If).2.2.1.2. Sakelar SentrifugalSaklar sentrifugal model biasa terdiri dari dua bagian pokok yaitu bagian tetap dan bagian berputar. Apabila motor dalam keadaan diam maka kontak yang ada pada bagian tetap, dalam keadaan tertutup karena adanya tekanan dari bagian berputar. Pada kecepatan kira-kira 75% dari kecepatan penuh bagian yang berputar akan melepaskan tekanannya pada kontak tetap dan menyebabkan kontak terbuka.Saklar sentrifugal jenis lain adalah jenis electromagnetik. Dalam keadaan normal, saklar dalam kondisi normal open (NO). pada waktu starting, arus yang melewati kumparan utama sangat tinggi. Dengan pemasangan saklar elektromagnetik secara seri terhadap kumparan utama maka pada saat starting arus kumparan utama yang tinggi menyebabkan saklar elektromagnetik bersifat magnet. Hal ini menyebakan kontaktor pada saklar tersebut tertarik sehingga ada arus listrik dari sumber jala-jala yang melalui kumparan Bantu. Setelah motor berputar 75% dari kecepatan penuh arus yang mengalir kumparan utama akan menurun dan hal ini yang menyebabkan sifat magnet yang ada pada saklar menjadi hilang sehingga kontaktor akan terbuka lagi.2.2.1.3. Karakteristik Torsi

Penurunan torsi terjadi karena yang bekerja hannya kumparan utama, akibatnya saklar sentrifugal melepas pada saat kecepatan mencapai 75% sehingga kecepatan mengalami sinkronisasi dimana T = 0, karena ns = nr, yang seolah olah mesin menjadi mati.

2.2.2. Motor CapasitorKonstruksi motor kapasitor hampir sama dengan motor fasa belah, hanya pada motor ini di tambah satu unit kapasitor. Motor kapasitor bekerja untuk tegangan AC satu fasa dan umumnya banyak digunakan untuk pompa air, refrigerator, compressor udara, mesin cuci dan lainnya. Tempat kedudukan kapasitor pada motor terletak pada bagian atas motor ada juga yang di dalam kerangka motor itu sendiri. Kapasitor ini berfungsi untuk mempertinggi kopel awal dan mengurangi arus start pada motor kapasitor dan geseran fasa antara belitan utama dan bantu lebih dipertajam.2.2.2.1. Jenis Jenis Motor CapasitorAda beberapa jenis pemasangan capasitor dan aplikasi capasitor pada motor capasitor, antara lain :2.2.2.1.1. Starting Capasitor MotorMotor ini adalah merupakan jelmaan dari motor fasa belah, tetapi mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan belitan bantu dan sakelar sentrifugal. Berikut adalah gambar rangkain kumparan pada motor tarting capasitor :

Gambar Rangkaian Motor Starting Capasitor

2.2.2.1.2. Running Permanent Capasitor MotorMotor ini mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan kumparan bantu, terhubung paralel dengan kumparan utama dan terhubung langsung paralel dengan sumber listrik. Belitan utama, lilitan bantu dan kapasitor tetap terhubung pada sirkuit jala-jala saat motor bekerja

Gambar Running Permanent Capasitor Motor

2.2.2.1.3. Start Running Capasitor MotorJenis motor ini adalah perpaduan antara motor start kapasitor dan running kapasitor, dimana tujuan dibuatnya double kapasitor adalah untuk memperioleh kopel awal yang lebih besar dan kopel jalan yang merata. Jenis motor ini banyak digunakan pada room air conditioner. Untuk lebih jelasnya dapat anda lihat pada gambar di bawah ini

Gambar Start Running Capasitor Motor2.2.3. Motor Shaded Pole (Kutub Bayangan)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 kedalam kumparan dengan menunda fase medan magnet dari fluks magnetik pada kutub bayangan (shaded pole) sehingga cukup untuk membentuk medan yang berputar untuk memutar rotor. Arah dari medan putar pada motor shaded pole adalah dari kutub utama ke kutub bayangannya. Karena perbedaan sudut fase antara kutub utama dengan kutub bayangannya sangat kecil, menyebabkan motor ini hanya menghasilkan torsi yang kecil. motor 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 (diluar cincin) sehingga terdapat medan putar.2.2.3.1. Konstruksi Motor Kutub Bayangan (Shaded Pole Motor)Konstruksi motor induksi satu fasa sama dengan motor induksi 3 fasa, bedanya kumpran stator hanya ada 1 fasa. Sumber bolak balik dari jala jala listrik yang mengalir melalui kumparan stator pada motor induksi satu fasa akan menghasilkan fluks bolak balik di sekitar kumparan stator tersebut. Motor ini merupakan jenis sederhana dari motor induksi yang mengasut sendiri Motor ini terbatas pada ukuran ukuran yang kecil, memiliki torsi pengasut yang jelek dan sangat tidak efisien. Namun mudahnya untuk diasut mengimbangi kerugian kerugian ini bilamana beban beban sangat ringan. Apabila arus bolak balik dialirkan pada kumparan kutub, poros kutub akan bergerak dari kutub utama (un shaded pole) ke kutub bayangan (shaded pole). Bergesernya poros medan magnet menyebabkan seakan akan kutub ini bergerak. Oleh sebab itu, rotor berputar dari kutub utama ke kutub bayangan Jika motor dihubung pada sumber arus bolak balik maka berdasarkan hukum faraday pada belitan yang dihubung singkat yang ada pada kutub magnet akan terbentuk GGL induksi dan arus induksi. Arus yang timbul akan menghasilkan fluks magnet yang mempunyai arah selalu melawan fluks utama. Bagian ini disebut kutub bayangan. Konstruksi motor shaded pole sangat sederhana yaitu terdiri dari stator, rotor dan penyangga. Bagian lengkap dari motor shaded pole seperti terlihat pada gambar di bawah ini.

Gambar Motor shaded pole

Motor ini dibuat dengan ukuran motor fraction horse power dan digunakan untuk bermacam-macam kebutuhan seperti kipas angin 2 kecepatan, hair drayer, blower dan sebagainya.

Gambar Kumparan Motor Shaded PoleMotor ini mempunyai kopel start yang rendah dan hanya bekerja pada tegangan AC. 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).

Gambar kutub utama dan kutub bayangan motor shaded pole

Gambar sebelah kiri menunjukkan motor kutub bayangan berkutub 4, dengan penguat kumparan disambung seri. Sedangkan gambar sebelah kanan menunjukkan sebuah kutub dari motor kutub bayangan, kira-kira 1/3 dari kutub diberi alur yang selanjutnya dilingkari dengan satu lilitan hubung singkat (cu coil) dan dikenal dengan shading coil (kumparan bayangan. Kutub dari bagian ini dikenal dengan nama kutub bayangan, dan bagian lainnya bagian bukan bayangan (un- shaded pole).

2.2.3.2. Prinsip KerjaMotor ini memiliki desain stator yang berupa lempengan besi yang dilaminasi, dengan salah satu ujung kutub stator dibagi dan dipasangi dengan cincin tembaga (cooper rings). Cincin ini dinamakan shading coil yang berfungsi menciptakan kutub bayangan. Ketika stator diberi tegangan AC, maka fluks magnetik terbentuk pada semua kutub stator, namun pada bagian cincin tembaga fluks ini akan berpotongan dan menghasilkan arus induksi pada cincin tembaga. Arus induksi pada cincin tembaga ini akan menghasilkan fluks yang berlawanan dengan fluks utama dan berfungsi sebagai kutub bayangan (belitan bayangan) sehingga dihasilkan medan putar. Motor ini menghasilkan torka awal yang sangat rendah sehingga dapat digunakan untuk memutar beban yang kecil (40 50 % torka beban penuh). Karena hanya memiliki satu belitan dan kutub bayangan maka arah putaran motor hanya satu arah dan tidak dapat dibalik. Motor jenis ini juga tidak membutuhkan saklar sentrifugal, sehingga tidak memerlukan perawatan.

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 apabila arus bolak-balik dialirkan pada kumparan kutub, poros kutub akan bergerak dari kutub utama (un-shaded pole) ke kutub bayangan (shaded pole). Bergesernya paras medan magnit menyebabkan seakan-akan kutub itu bergerak. Oleh sebab itu rotor bergerak dari kutub utama ke kutub bayangan.

Gambar Motor Shaded PoleUntuk lebih jelasnya akan dijelaskan tentang bergeraknya poros medan magnit tersebut. sudah kita ketahui bahwa shading coil (kumparan/cincin hubung singkat) tahanannya sangat kecil apabila arus bolak-balik mengalir pada kumparan kutub membesar, hal ini akan menyebabkan timbulnya tegangan pada shading coil dengan polaritas yang berlawanan dengan penyebab (prinsip trafo).jadi bila arus pada kumparan magnit naik (membesar), maka arus induksi dalam shading coil menurun . sebaliknya bila arus pada kumparan magnit menurun, arus induksi pada shading coil membesar.

Gambar Prinsip bergeraknya poros medan magnit pada motor shaded pole

Pada gambar sebelah kiri melukiskan arus penguat sedang meningkat dari O ke A. Karena shading coil memiliki tahanan yang rendah, sehingga dalam kumparan ini mengalir arus yang besar, sedang arahnya melawan terhadap arah arus di dalam kumparan penguat magnit yang menyebabkannya. Dengan demikian, garis gaya paling rapat pada bagian kiri. Perhatikan posisi medan magnit Na.Pada gambar bagian tengah, melukiskan arus penguat pada daerah harga tertinggi yaitu dari titik A ke B. saat itu perubahannya sangat kecil, sehingga secara praktis tak menimbulkan tegangat pada shading coil, dengan demikia garis-garis gaya magnit terbagi secara merata keseluruh permukaan kutub, sehingga medan magnit terletak pada Nb.Pada gambar bagian kiri, melukiskan arus penguat sedang menurun dari B ke O. hal ini akan menimbulkan arus induksi pada shading coil. Dalam hal ini aksi menuju nol, maka reaksinya menuju maximum. Di bagian shaded pole terjadi hal yang berlawanan dengan pada bagian un-shaded pole (kutub utama). Pada bagian shaded arus induksi justru memperkuatnya, sehingga kekuatan medan magnit pada saat ini seakan-akan menggeser dari kutub un-shaded ke kutub shaded dan medan magnit terletak paa Nc.Dari uraian diatas didapatkan hal sebagai berikut : Selama periode positip dari arus penguat kutub, terjadilah pergeseran kutub N (utama ) sepanjang permukaan kutub, dari un-shaded pole shaded pole. Selama periode negatif berikutnya, arus penguat dengan kutub S (selatan) akan berlangsung kejadian sama.

Gambar Mengatur putaran motor shaded pole dengan choke coil

2.2.4. Motor UniversalMotor universal adalah motor seri arus bolak balik, konstruksi maupun karakteristik motor universal sama dengan motor seri arus searah (motor seri DC). Keuntungan motor universal ini dapat dioperasikan dengan sumber tegangan bolak balik atau denga tegangan arus searah pada nilai tegangan yang sama.Stator motor universal dapat berupa sepatu kutub (salient pole) maupun stator silinder (non salient). Motor universal dengan stator sepatu kutub umumnya beroperasi untuk daya 250 Watt (1/4 HP) ke bawah. Sedangkan stator non salient dioperasikan untuk daya di atas 250 Watt.Kecepatan beban nol motor ini sangat tinggi, tetapi pada saat beban dipasang kecepatan motor berkurang dan akan terus berkurang jika bebannya bertambah lagi. Pengaturan kecepatan motor universal dapat dilakukan dengan cara memasang tahanan depan (rheostat resistance) dihubungkan seri dengan motor. Tahanan depan yang di atur bervariasi pada motor akan memberikan tegangan masuk bervariasi pada motor, sehingga fungsi tegangan terhadap kecepatan sesuai dengan formula dasar dari motor listrik. Pengaturan kecepatan kedua adalah dengan kumparan medan dibuat dalam beberapa tingkat (step) untuk memberikan variasi impedansi lilitan medan, sehingga fluksi medan terhadap kecepatan sesuai dengan rumus dasar motor listrik. Dengan pengaturan tap-tap lilitan medan (impedansi medan) maka kecepatan motor dapat diatur. Kopel start motor universal cukup besar dan kecepatannya bervariasi menurut beban.

BAB IIIPENUTUP

3.1. KesimpulanDari makalah ini dapat disimpulkan bahwa ada beberapa jenis motor satu phasa dan masing masing memiliki fungsi dan peranan tertentu pada kehidupan sehari hari. Dengan adanya motor satu fasa yang beraneka ragam, tentunya dapat digunakan sebagai sarana untuk mempermudah kegiatan pada rumah tangga atau pengguna listrik dengan kapasitas daya yang relatif kecil.

3.2. SaranKarena masih minimnya pengalaman dan ilmu pengetahuan yang kami miliki, kami harapkan makalah ini di kaji ulang dan kami mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk sempurnanya makalah iniSakelar sentrifugal

Kumparan bantu

Kumparan utama

rotor

Sumber AC

capasitor

Sakelar sentrifugal

Kumparan bantu

Kumparan utama

rotor

Sumber AC