motor 1 fasa.pdf

8/10/2019 Motor 1 fasa.pdf

1/14

Mesin Listrik 451

Motor satu fasa umumnya dibuat de-

ngan daya yang kecil (fractional horsepower), konstruksinya juga relatif seder-hana, walaupun demikian motor jenis initidak terlalu mudah untuk dianalisa.Motor satu fasa banyak digunakan padaperalatan rumah tangga dan industri,seperti refrigerator, pompa air, mesincu-ci, mesin jahit, dan lain-lain.

Motor satu fasa dibagi atas tiga tipe,yaitu :

1. Motor Induksi Satu Fasa

Motor jenis ini diklasifikasikan berda-sarkan metoda yang digunakan un-tuk pengasutannya dan mengacupada nama metoda yang digunakan-nya, seperti resistance start (splitphase), capacitor-start, capacitor-run, dan shaded pole.

2. Motor Seri Satu Fasa (Universal)

Motor seri satu fasa dapat diguna-kan dengan dua macam jenis arus,yaitu arus searah (dc) dan arusbolak-balik (ac). Motor jenis inimampu memberikan torsi asut yangtinggi dan beroperasi pada kecepat-an tinggi. Motor universal banyakdigunakan pada peralatan rumahtangga dan peralatan yang bersifatportable.

3. Motor Sinkron Satu Fasa

Tipe motor sinkron satu fasa ber-putar pada kecepatan konstan dandigunakan pada peralatan yang

membutuhkan kecepatan konstanseperti jam. Ada dua tipe motorsinkron yang umum digunakan, yaitureluctance motor dan hysterisismotor.Dibawah ini diperlihatkan beberapagambar peralatan yang mengguna-

kan motor satu fasa.

Gambar 5.151 Food Processor

Gambar 5.152 Mixer

Gambar 5.153 Pod Coffee Makers

5.9 Motor Satu Fasa

5.9.1 Pendahuluan


2/14

452 Mesin Listrik

Konstruksi motor induksi satu fasahampir sama dengan motor induksi tigafasa rotor sangkar, yang membedakan-

nya pada kumparan stator yang berupakumparan satu fasa. Motor induksi satufasa biasanya dilengkapi saklar sentri-fugal yang diperlukan saat pengasutan,saklar akan memutuskan suplai tega-ngan ke kumparan bantu setelah motormencapai kecepatan 75% s.d 100% darikecepatan nominal motor.

Dengan menghubungkan motor induksisatu fasa ke sumber tegangan bolak-balik satu fasa, maka kumparan statorakan menghasilkan fluksi yang berben-tuk sinusoidal. Fluks magnet ini hanyamerupakan fluks pulsasi, bukan merupa-kan fluks medan putar, sehingga tidakmemutarkan rotor yang dalam keadaandiam, hanya putaran fluksi yang dihasil-kan. Jadi motor induksi satu fasa tidakdapat start sendiri. Untuk dapat startsendiri, motor memerlukan alat bantu,alat bantu ini ada yang digunakan saatstartatau selama motor bekerja.

Gambar 5.154 Letak Kumparan MotorInduksi Satu Fasa

Teori medan putar ganda (double revol-ving field theory) menganggap bahwafluksi bolak-balik yang dihasilkan kum-paran stator dapat diuraikan dalam dua

komponen, yaitu satu komponen sinkronyang berputar dengan arah maju (s)dan satu dengan arah mundur (i)(Gambar 5.155).

Putaran fluks magnet dapat dijelaskansebagai berikut :

(a)

(b)

5.9.2 Motor Induksi SatuFasa

5.9.2.1 Teori Medan Putar Ganda


3/14

Mesin Listrik 453

1) Perhatikan gambar 5.155 a:

Harga fluksi maksimum terdiri dari duakomponen fluksi s dan i, dimanaharga fluksi s dan i setengah dariharga fluksi maksimum (m). Fluksi sberputar kekanan searah jarum jam dan

fluksi i berputar kekiri berlawanan arahjarum jam

2) Perhatikan gambar 5.155 b:

Setelah beberapa waktu fluksi s me-nunjukan suatu sudut - dan fluksi imenunjukan sudut +, maka resultanfluksinya adalah :

=

= sin2

2sin

2m

mr

3) Perhatikan gambar 5.155 c:

Setelah seperempat periode putaranfluksi s dan fluksi i besarnya samadan berlawanan arah, sehingga besar-nya fluksi resultan r = 0.

4) Perhatikan gambar 5.155 d:

Selanjutnya pada setengah periodeputaran fluksi s dan i searah namunarahnya berlawanan dengan m, maka

resultan fluksi r akan sama dengan m.

5) Perhatikan gambar 5.155 e:

Pada tigaperempat putaran fluksi sdan fluksi i akan berlawanan arah,maka fluksi resultan r=0, dan iniberlangsung secara terus menerussehingga hasilnya berbentuk gelombangseperti terlihat pada gambar 5.156.

Bentuk gelombang fluksi terdiri dari duakomponen fluksi putaran, dimana ma-sing-masing besarnya setengah fluksiresultan.

(c)

(d )

(e)

Gambar 5.155 Putaran Fluksi


4/14

454 Mesin Listrik

Gambar 5.156 Bentuk Gelombang Fluksi

Seperti telah dijelaskan bahwa medanstator pada motor induksi satu fasa

berupa fluksi bolak-balik yang terdiri daridua komponen yaitu fluksi s dan i.Kedua fluksi yang berlawanan arahtersebut akan menghasilkan torsi yangsama besar dan berlawanan arah, yaituarah maju (forward) dan arah mundur(backward).

Torsi resultan yang dihasilkan oleh torsiarah maju dan arah mundur padadasarnya mempunyai kemampuanuntuk menggerakan rotor motor dengan

arah maju atau mundur, tetapi pada saatstart kemampuan masing-masing torsiuntuk maju dan mundur sama besarnya,sehingga rotor motor akan tetap diam.

Untuk itu motor memerlukan suatu alatbantu saat start, apabila dibantu diberitorsi maju, maka rotor motor akan ber-putar mengikuti torsi resultan maju, de-mikian juga sebaliknya bila diberi torsiresultan mundur, maka rotor motor akanberputar sebaliknya (mundur).

Masing-masing komponen fluksi yaitufluksi sinkron (s) dan fluksi invers (i)berputar sekitar stator dan mengimbas

pada rotor maka akan dihasilkan tega-ngan dan torsi.

Pada saat motor berputar maka akanterdapat slip yang besarnya tergantungdari kecepatan dan arah putaran darimotor, masing-masing slip yang diha-

silkan dapat dijelaskan sebagai berikut :

Slip yang dihasilkan saat motor ber-putar dengan arah maju :

ss

rs

N

Nr1

N

NNS =

=

Slip yang dihasilkan saat motor ber-putar dengan arah mundur :

ssrsi

N

Nr1N

)N(NS +=

=

)S2()S1(1 =+=

Sedangkan besar daya dan torsi yangdihasilkan rotor motor dapat dihitungberdasarkan persamaan berikut ini :

Daya yang dihasilkan oleh rotor :

22

2g RIS

)S1(P

=

Torsi yang dihasilkan oleh rotor :

22

2r

g RI)S

S1(

N2

1T

=

dan kecepatan )S1(NN sr = maka :

S

R.I.

N2

1T 2

22

sg =

sN2

1

k = Sehingga besarnya masing-masing torsiadalah :

5.9.2.2 Lengkung (Kurva) Torsi


5/14

Mesin Listrik 455

Torsi arah maju :

S

R.I.kT 2

22

s=

Torsi arah mundur :

)S2(

R.I.kT 2

22

i =

Torsi Total yang dihasilkan :

ist TTT +=

Pada gambar 5.157 terlihat torsi Ts, Ti,dan Tr untuk slip antara 0 sampai de-ngan 2. Titik diam saat S=1 dan (2-S)=1,pada kondisi ini Ts dan Ti sama besar-nya yaitu Tmax dan arahnya berla-wanan sehingga torsi resultan Tr = 0,hal ini yang menyebabkan motor induksisatu fasa tidak bisa berputar sendiri.

Gambar 5.157 Lengkung Torsi Motor InduksiSatu Fasa

Supaya motor satu fasa bisa start sen-diri maka motor harus diubah menjadidua fasa selama periode pengasutan(starting). Untuk itu stator motor induksisatu fasa yang hanya memiliki kumpar-an utama harus ditambah dengan kum-

paran bantu, dan antara kedua kumpar-an tersebut harus mempunyai beda fasa

sebesar090 listrik(Gambar 5.158).

Gambar 5.158 Kumparan Bantu MotorInduksi Satu Fasa

Metoda untuk memperoleh perbedaan

fasa antara kumparan utama dan kum-paran bantu supaya motor dapat startsendiri, dapat dilakukan dengan cara :

Metoda Split Phase ; Metoda Capacitor; dan Metoda Shaded Pole.

Motor induksi satu fasa dapat dilihatsebagai dua buah motor yang mempu-nyai kumparan stator bersama, tetapimasing-masing rotor berputar berlawan-an arah.

Rangkaian Pengganti tanpa RugiInti

Rangkaian pengganti motor induksi satufasa menurut teori medan ganda dapat

dilihat pada gambar 5.159. Motor digam-barkan dengan satu lilitan stator dandua lilitan rotor.

5.9.2.3 Rangkaian Pengganti

Motor Induksi Satu Fasa


6/14

456 Mesin Listrik

Impedansi Stator : 11 jXRZ += Impedansi masing-masing rotor adalah:

22 jxr +

Dimana 2r dan 2x mewakili harga sete-

ngah rotor dipandang dari stator.

Selama rugi inti diabaikan, penguatanpada masing-masing cabang hanya ter-diri penguatan reaktansi.

Impedansi rotor dengan arah putaranmaju :

)xx(jS

r

)jxS

r(jx

Z

m

m

s

22

22

++

+= Ohm

Impedansi rotor dengan arah putaran

mundur :

)xx(jS

r

)jxS

r(jx

Z

m

m

i

22

22

2

2

++

+= Ohm

Dalam kondisi diam, tegangan arahmaju dan arah mundur sama besarnya,dengan tegangan arah mundur (Vs=Vi),dan pada saat berputar maju (Vs) antara90% s.d 95% dari tegangan yang diberi-kan.

Torsi arah maju :S

rIT 2

22

s.

=

Torsi arah mundur :S

r.ITi

=2

22

2

Torsi total yang dibangkitkan :

ist TTT +=

Rangkaian Pengganti denganRugi Inti

Rugi inti dapat diganti dengan tahananpengganti, dan dihubungkan secara seriatau paralel dengan reaktansi mag-netik seperti terlihat pada gambar 5.160dan 5.161.

Gambar 5.159 Rangkaian Pengganti tanpaRugi Inti

Gambar 5.160 Rangkaian Penggantidengan Rugi Inti (rc Paralel)


7/14

Mesin Listrik 457

Pada gambar 5.160 tahanan pengganti rc dihubungkan secara paralel denganreaktansi magnetik, maka :

Impedansi maju

2m22

cc2

m

cm22

s

xxjxS

rrr

S

rjx

rxxjS

r

Z

.)()(

)(

+++

+++=

Impedansi mundur

2m22

cc2

m

cm22

i

xxjxS2

rrr

S2

rjx

rxxjS2

rZ

.))(

())(

(

)()(

+

++

+++=

Gambar 5.161 Rangkaian Pengganti dengan Rugi Inti (rc Seri)

Pada gambar 5.161 tahanan pengganti (rc) dirangkai secara seri dengan reaktansimagnetik, maka :

Impedansi maju

)(

)).((

2m2

c

22

m

s

xxjS

rr

jxS

rjxrc

Z

+++

++=

Impedansi mundur

)()(

))().((

2m2

c

22

m

i

xxjS2

rr

jxS2

r

jxrcZ

++

+

++=


8/14

458 Mesin Listrik

Tegangan arah maju (Vs) saat motorberputar pada putaran nominal sangatbesar dan tegangan mundur (Vi) ren-dah.

Motor Split Phase (resistance-start mo-tor) adalah motor induksi satu fasayang memilki dua buah kumparan padabagian statornya, yaitu kumparan utama(main stator winding) dan kumparanbantu (auxilary stator winding).Bila dibandingkan nilai resistansi danreaktansi kumparan utama dengan kum-paran bantu pada motor split phasesebagai berikut :

Kumparan utama mempunyai nilairesistansi yang kecil dan reaktansiyang besar;

Kumparan bantu mempunyai nilairesistansi yang besar dan reaktansiyang kecil.

Untuk mendapatkan nilai resistansi yangbesar pada kumparan bantu dapat dila-kukan dengan memasang tahanan seriatau dengan menggunakan kumparanyang mempunyai tahanan tinggi.

a. Kumparan Stator

b. Vektor Arus

c. Karakteristik

Gambar 5.162 Motor Split Phase

Arus Is yang mengalir di kumparan ban-tu tertinggal dari tegangan V dengansudut yang sangat kecil, sedangkanarus Im yang mengalir di kumparanutama tertinggal dari tegangan V de-ngan sudut yang besar. Sudut fasa an-tara Im dengan Is dibuat sebesarmungkin karena torsi yang dihasilkansebanding dengan Sin .

Saklar sentrifugal diletakan secara seridengan kumparan bantu dan terletakdibagian dalam motor. Fungsi saklarsentrifugal adalah sebagai alat pemutus

5.9.2.4 Motor Split Phase


9/14

Mesin Listrik 459

otomatis suplai tegangan dari sumber kekumparan bantu, apabila putaran motortelah mencapai 75% dari kecepatannominal motor.

Saat start, torsi yang dihasilkan motorsplit phase berkisar antara 150% s.d

200% dari torsi beban penuh. Sedang-kan arus startnya bisa mencapai 6(enam) s.d 8 (delapan) kali arus nominalmotor.Motor Split Phase pada umumnya digu-nakan untuk daya yang kecil, yaituantara 1/20 hp s.d 1 hp dengan putarandari 865 Rpm sampai 3450 Rpm.

Motor Split Phase Dua Kecepatan

Untuk mengubah kecepatan motor split

phase dapat dilakukan dengan caramengubah jumlah kutub, yang padaumumnya dilakukan untuk putaran yangsearah, yaitu dengan cara :a. Menambah jumlah kumparan utama

dengan kumparan bantu tetap;b. Menggunakan dua kumparan utama

dan dua kumparan bantu;c. Menggunakan hubungan khusus,

yaitu hubungan consequent-poletanpa menambah kumparan utamaatau kumparan bantu.

Motor kapasitor biasanya dioperasikanpada rating daya antara 1/8 hp s.d 1 hp.Konstruksi motor kapasitor hampir samadengan motor split phase, perbe-daannya hanya pada penambahan unitkapasitor yang dihubungkan secara seridengan kumparan utama atau kumpar-an bantu. Kapasitor biasanya diletakan

dibagian luar motor atau berada didalamrumah motor.

Gambar 5.163. Motor Kapasitor

Tipe-tipe motor kapasitor adalah : Motor Kapasitor-Start, kapasitor ini

digunakan selama periode start(pe-ngasutan) motor;

Motor Kapasitor-Run, kapasitor digu-nakan selama periode start dan run

(jalan); Motor Kapasitor- Start Kapasitor-

Run, dalam motor ini digunakan duabuah kapasitor, yaitu satu untuk startdan satu lagi untuk jalan(run).

Cara Menjalankan Motor Kapasitor

Selama periode start lilitan bantu danlilitan utama dihubungkan ke sumber

tegangan dan posisi saklar sentrifugaltertutup. Kumparan bantu dihubungkansecara seri dengan kapasitor dan sake-lar sentrifugal. Setelah putaran motormencapai 75% dari kecepatan nominalsaklar sentrifugal akan membukasehingga motor hanya bekerja dengankumparan utama saja. Putaran medanmagnet harus dihasilkan didalam motorsupaya timbul perbedaan fasa sebesar90 listrik antara kumparan utama de-ngan kumparan bantu.

Kapasitor digunakan untuk mengalirkanarus ke kumparan bantu untuk menca-pai harga maksimum sebelum arus darikumparan utama mencapai maksimum,

5.9.2.5 Motor Kapasitor


10/14

460 Mesin Listrik

jadi arus dari kumparan bantu akanmendahului arus dari kumparan utama.Kondisi ini akan menghasilkan medanmagnet putar didalam stator, yang akanmengakibatkan rotor motor akan berpu-tar.

1. Motor Kapasitor-Start

Pada saat start motor akan menghasil-kan Torsi start (asut) yang tinggi bilakapasitor dihubungkan secara seri de-ngan kumparan bantu (Gambar 5.164a)Pemasangan kapasitor menaikan sudutfasa antar arus kumparan (Gambar5.164b). Karakteristik torsi kecepatandiperlihatkan pada gambar 5.164c.Tipikal nilai kapasitor untuk motor 0,5 hpadalah 300 uF dari tipe electrolytic.

Rangkaian ekuivalen motor capacitor-start pada saat pengasutan (starting)dapat direpresentasikan seperti diperli-hatkan pada gambar 5.164d, dan ber-dasarkan rangkaian ekuivalen ini kitabisa menurunkan persamaan untuk me-nentukan nilai kapasitor untuk start.

mm

maac

XZ

RRX

CX

++=

=

1

++

=

mm

maa

XZRRX.

C1

a. Rangkaian Kapasitor-Start

b. Vektor Arus Kapasitor-Start

c. Karakteristik Kapasitor-Start

d. Rangkaian Ekuivalen Kapasitor-Start

Gambar 5.164 Motor Kapasitor-Start


11/14

Mesin Listrik 461

2. Motor Kapasitor-Run

Motor Kapasitor-Run (Kapasitor Jalan)ini sama dengan motor kapasitor-start,kecuali kumparan bantu dan kapasitorterhubung pada rangkaian sepanjangwaktu, sehingga tidak diperlukan lagi

saklar sentrifugal.

Keuntungan kapasitor dipasang secarapermanen pada motor adalah : Memperbaiki kapasitas beban lebih

pada motor; Faktor daya motor jadi tinggi; Efisiensi yang tinggi; Suara motor halus dan tidak bising.

Kapasitor digunakan untuk starting(pe-ngasutan) dan menjalankan motor.

Karena kapasitor digunakan saat penga-sutan dan jalan, maka harus dipilih nilaikapasitor yang tepat. Umumnya kapasi-tor yang digunakan adalah tipe ac paperoil dengan nilai antara 20 uF s.d 50 uF.

3. Motor Kapasitor-Start Kapasitor-Run

Pada motor jenis ini terdapat dua buahkapasitor, satu kapasitor digunakan saat

start (Cr) dan satu lagi saat jalan (Cr).Nilai kapasitor untuk start lebih besardibandingkan dengan nilai kapasitoruntuk jalan. Tipe kapasitor yang digu-nakan untuk start dan jalan biasanyaberbeda, tipe kapasitor start electrolyticdan untuk kapasitor jalan adalah paperoil.Tipikal nilai kapasitor yang digunakanuntuk motor 0,5 hp adalah Cs = 300 uFdan Cr = 40 uF.

Motor tipe ini harganya lebih mahal biladibandingkan dengan jenis motor kapa-sitor start dan run, sebanding denganunjuk kerjanya yang paling baik diantara

jenis motor kapasitor.

a. Rangkaian Motor Kapasitor-Run

b.Karakteristik Motor Kapasitor-Run

Gambar 5.165 Motor Kapasitor-Run

a. Rangkaian Motor Kapasitor-StartKapasitor-Run


12/14

462 Mesin Listrik

b. Karakteristik Motor Kapasitor-StartKapasitor-Run

Gambar 5.166 Motor Kapasitor-StartKapasitor-Run

Perbedaan konstruksi motor shaded-pole(kutub bayangan) yang sangat me-nonjol bila dibandingkan dengan kons-truksi motor induksi satu fasa yanglainnya adalah pada bagian statornya,bagian kutub magnit stator motor dibe-

lah dan diberi cincin pada bagian ujungkutubnya, yang biasa disebut kutubbayangan. Sedangkan jenis rotor yangdigunakannya sama dengan motorinduksi satu fasa yang lainnya yaiturotor sangkar. Motor kutub bayanganbiasanya digunakan pada peralatandengan kapasitas daya yang kecilseperti pada motor-motor kipas anginkecil.

Gambar 5.167a memperlihatkan sebuah

motor kutub bayangan, yang kutubnyadiberi alur dan dilingkari dengan satulilitan hubung singkat dari bahan temba-ga.

Medan putar yang dihasilkan padamotor jenis ini adalah karena adanyainduksi pada cincin hubung singkat yangterdapat pada kutub bayangan yangberasal dari pengaruh induksi magnetkutub yang lainya, sehingga motor inimenghasilkan fluks magnet yang berpu-

tar.

a. Konstruksi Motor Shaded-Pole

b. Karakteristik Motor Shaded-Pole

Gambar 5.167 Motor Shaded-Pole

Sebagai penutup dari bahasan motorinduksi satu, pada tabel 5.8 diperlihat-kan karakteristik dan aplikasi motorinduksi satu fasa secara umum.

5.9.2.6 Motor Shaded-Pole

5.9.2.7 Karakteristik MotorShaded- Pole


13/14

Mesin Listrik 463

Tabel5.8

KarakteristikdanPenggunaanMotorInduksiSatuFasa


14/14

464 Mesin Listrik

Gambar 5.168 Konstruksi Motor Universal

Motor universal terdiri dari sebuah rotoryang biasa disebut armatur atau jang-kar, dengan lilitan kumparan sekeliling-nya, dan diujung poros diletakkan ko-mutator yang dibagi atas beberapa la-mel. Pada permukaan komutator dile-takan sikat karbon yang berfungsi untukmengalir arus dari sumber luar ke dalam

jangkar motor. Saat arus mengalir kedalam jangkar, maka di jangkar akan

timbul medan magnit, sehingga jangkarakan berputar diantara kutub magnityang berada di stator motor.

Hampir semua motor universal memilikikipas pendingin di bagian ujung poros-nya. Motor universal banyak digunakanpada peralatan listrik dengan ukuran ke-cil dan sedang, seperti pengisap debu,msin jahit dan sejenisnya.

Motor universal bisa dioperasikan deng-

an sumber arus searah atau bolak-balik.Kecepatan motor bisa diatur denganmenggunakan rheostat, penyearah, atauperubahan kedudukan sikat karbonyang melewati jangkar motor.

Perawatan motor universal relatif mu-dah, kebanyakan motor tidak berfungsidengan baik diakibatkan karena kontaksikat karbon ke permukaan komutatortidak baik, ini bisa dilihat dengan ada-nya spark pada permukaan komutator,sehingga kontak listrik menjadi tidaksempurna. Apabila hal seperti ini terjadi,maka kita harus mengatur kembali posi-si sikat atau mengganti sikat dengan

yang baru.

Gambar 5.169 Jangkar Motor Universal

5.9.3 Motor Seri Satu Fasa (Universal)

motor 1 fasa.pdf

Documents