Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa Medan Putar

David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 4. perawatanya mudah. - Kerugianya: 1. kecepatannya tidak bisa bervariasi tanpa merubah efisiensi. 2. kecepatannya tergantung beban. 3. pada torsi start memiliki kekurangan.

2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa

Motor induksi adalah motor ac yang paling banyak dipergunakan, karena konstruksinya yang kuat dan karakteristik kerjanya yang baik. Secara umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang bergerak, sedangkan stator bagian yang diam. Diantara stator dengan rotor ada celah udara yang jaraknya sangat kecil. Konstruksi motor induksi dapat diperlihatkan pada gambar-1. Rotor Stator Gambar – 2.1 Gambar konstruksi motor induksi Komponen stator adalah bagian terluar dari motor yang merupakan bagian yang diam dan mengalirkan arus phasa. Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan yang berbentuk silindris. Alur pada tumpukan laminasi inti diisolasi dengan kertas Gambar 2.2.b. Tiap elemen David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 laminasi inti dibentuk dari lembaran besi Gambar 2.2 a. Tiap lembaran besi tersebut memiliki beberapa alur dan beberapa lubang pengikat untuk menyatukan inti. Tiap kumparan tersebar dalam alur yang disebut belitan phasa dimana untuk motor tiga phasa, belitan tersebut terpisah secara listrik sebesar 120 o . Kawat kumparan yang digunakan terbuat dari tembaga yang dilapis dengan isolasi tipis. Kemudian tumpukan inti dan belitan stator diletakkan dalam cangkang silindris Gambar 2.2.c. Berikut ini contoh lempengan laminasi inti, lempengan inti yang telah disatukan, belitan stator yang telah dilekatkan pada cangkang luar untuk motor induksi tiga phasa. a b David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 Gambar – 2.2 Gambar 2.2 menggambarkan Komponen Stator motor induksi tiga phasa, a Lempengan Inti, b Tumpukan Inti dengan Kertas Isolasi pada Beberapa Alurnya, c Tumpukan Inti dan Kumparan Dalam Cangkang Stator.

2.3 Jenis Motor Induksi Tiga Fasa Dari Segi Rotor

Ada dua jenis motor induksi tiga fasa berdasarkan rotornya yaitu: 1. motor induksi tiga fasa rotor sangkar tupai squirrel-cage motor 2. motor induksi tiga fasa rotor belitan wound-rotor motor kedua motor ini bekerja pada prinsip yang sama dan mempunyai konstruksi stator yang sama tetapi berbeda dalam konstruksi rotor.

2.3.1 Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Sangkar Tupai Squirrel-cage Motor

Penampang motor sangkar tupai memiliki konstruksi yang sederhana. Inti stator pada motor sangkar tupai tiga fasa terbuat dari lapisan – lapisan pelat baja beralur yang didukung dalam rangka stator yang terbuat dari besi tuang atau pelat baja yang dipabrikasi. Lilitan – lilitan kumparan stator diletakkan dalam alur stator yang terpisah c David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 120 derajat listrik. Lilitan fasa ini dapat tersambung dalam hubungan delta ataupun bintang . Rotor jenis rotor sangkar ditunjukkan pada Gambar 2.3 di bawah ini. Batang Poros Kipas Laminasi Inti Besi Aluminium Cincin Aluminium Batang Poros Kipas Gambar 2.3 rotor sangkar, a Tipikal Rotor Sangkar, b Bagian-bagian Rotor Sangkar Batang rotor dan cincin ujung motor sangkar tupai yang lebih kecil adalah coran tembaga atau aluminium dalam satu lempeng pada inti rotor. Dalam motor yang lebih besar, batang rotor tidak dicor melainkan dibenamkan ke dalam alur rotor dan kemudian dilas dengan kuat ke cincin ujung. Batang rotor motor sangkar tupai tidak selalu ditempatkan paralel terhadap poros motor tetapi kerapkali dimiringkan. Hal ini akan a b David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 menghasilkan torsi yang lebih seragam dan juga mengurangi derau dengung magnetik sewaktu motor sedang berputar. Pada ujung cincin penutup dilekatkan sirip yang berfungsi sebagai pendingin. Motor induksi dengan rotor sangkar ditunjukkan pada Gambar 2.3. Gambar 2.4 a Konstruksi Motor Induksi Rotor Sangkar Ukuran Kecil, b Konstruksi Motor Induksi Rotor Sangkar Ukuran Besar a b David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009

2.3.2 Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan wound-rotor motor

Motor rotor belitan motor cincin slip berbeda dengan motor sangkar tupai dalam hal konstruksi rotornya. Seperti namanya, rotor dililit dengan lilitan terisolasi serupa dengan lilitan stator. Lilitan fasa rotor dihubungkan secara dan masing – masing fasa ujung terbuka yang dikeluarkan ke cincin slip yang terpasang pada poros rotor. Secara skematik dapat dilihat pada gambar-2.5. Dari gambar ini dapat dilihat bahwa cincin slip dan sikat semata – mata merupakan penghubung tahanan kendali variabel luar ke dalam rangkaian rotor. Sumber tegangan Belitan Stator Belitan Rotor Slip Ring Tahanan Luar Gambar-2.5 Skematik diagram motor induksi rotor belitan Pada motor ini, cincin slip yang terhubung ke sebuah tahanan variabel eksternal yang berfunsi membatasi arus pengasutan dan yang bertanggung jawab terhadap pemanasan David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 rotor. Selama pengasutan, penambahan tahanan eksternal pada rangkaian rotor belitan menghasilkan torsi pengasutan yang lebih besar dengan arus pengasutan yang lebih kecil dibanding dengan rotor sangkar. Konstruksi motor tiga fasa rotor belitan ditunjukkan pada gambar di bawah ini. a b Gambar 2.6 a Rotor Belitan, b Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa dengan Rotor Belitan

2.4 Medan Putar

Ada beberapa metode yang dapat dilakukan untuk menganalisa medan putar. Pada kesempatan ini akan dibahas analisa medan putar secara vektor dan secara perhitungan. David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009

1. Analisa Medan Putar secara Vektor

Perputaran motor pada mesin arus bolak – balik ditimbulkan oleh adanya medan putar fluks yang berputar yang dihasilkan dalam kumparan stator. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dalam fasa banyak, pada umumnya tiga fasa. Hubungan belitan pada stator dapat berupa hubungan Y atau . untuk mempermudah memahami medan putar , maka dapat dilihat gambar 2.7 berikut yang menggambarkan keadaan pada kumparan yang dialiri oleh arus dari sumber tiga fasa. Misalkan arus yang mengalir pada ketiga kumparan tersebut sebesar: t I t i M aa ω sin = Ampere………….2.1.a 120 sin ° − = t I t i M bb ω Ampere………….2.1.b 240 sin ° − = t I t i M cc ω Ampere………….2.1.c Arus yang ada pada kumparan aa mengalir dari a dan keluar menuju ke a . Karena arus yang mengalir pada kumparan aa ini, maka dihasilkan kerapatan medan magnet H pada kumparan aa sebesar ° ∠ = sin t H t H M aa ω Amp turnsm…….2.2.a David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 x y aa H aa B bb H bb B cc H cc B a b c a b c Gambar -2.7 Vektor Medan Magnet pada Stator Dan kerapatan medan magnet pada kumparan bb dan cc sebesar: ° ∠ ° − = 120 120 sin t H t H M bb ω Amp.turnsm…………2.2.b ° ∠ ° − = 240 240 sin t H t H M cc ω Amp.turnsm…………2.2.c Telah diketahui bahwa kerapatan fluks B dapat dihitung dari intensitas medan magnet H , yaitu B = µH Tesla T………………………………...............2.3 Maka didapat kerapatan fluks pada masing – masing kumparan, yaitu ° ∠ = sin t B t B M aa ω Tesla………………..2.4.a David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 ° ∠ ° − = 120 120 sin t B t B M bb ω Tesla………………..2.4.b ° ∠ ° − = 240 240 sin t B t B M cc ω Tesla……………….2.4.c Pada persamaan kerapatan fluks diatas , dimana M M H B µ = . Kerapatan fluks dapat dihitung resultannya dengan menentukan nilai dari waktu t, sehingga resultan kerapatan fluks ada nilainya, misalnya pada saat t ω = 0, maka kerapatan fluks pada masing – masing kumparan stator sebesar: = aa B ° ∠ ° − = 120 120 sin M bb B B ° ∠ − = 240 240 sin M cc B B Resultan kerapatan fluks pada stator sebesar cc bb aa net B B B B + + = ° ∠ + ° ∠ − + = 240 2 3 120 2 3 M M B B = ° − ∠ 90 5 , 1 M B Tesla David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 x y bb B cc B a b c a b c Gambar -2.8 Vektor Medan Magnet Pada Stator Saat t = net B ° Jika ° = 90 t ω , maka: ° ∠ = M aa B B ° ∠ − = 120 5 , M bb B B ° ∠ − = 240 5 , M cc B B cc bb aa net B B B B + + = ° ∠ − + ° ∠ − + ° ∠ = 240 5 , 120 5 , M M M net B B B B = ° ∠0 5 , 1 M B Tesla David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 x y bb B cc B a b c a b c net B Gambar -2.9 Vektor Medan Magnet Pada Stator Saat t = ° 90 Dari perhitungan saat t ω = 0 dan saat ° = 90 t ω dihasilkan resultan medan magnet yang sama besr amlitudonya, hanya berbeda sudutnya. Seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.8 dan gambar 2.9, terlihat jelas bahwa medan magnet yang dihasilkan ini berputar tergantung terhadap waktu t .

2. Analisa Medan Putar Secara Perhitungan

Pada analisa medan putar secara vektoris, diketahui bahwa pada harga waktu t berapapun nilainya maka didapat magnitudo dari resultan medan magnet sebesar 1,5 M B . Dan ini akan terus konstan dan berputar dengan kecepatan sudut ω . Dari gambar 2.7 sebelumnya diperlihatkan sistem koordinat , dimana garis horizontal positif disimbolkan dengan x dan garis vertikal keatas disimbolkan dengan y. x a disimbolkan sebagai vektor satuan dari garis horizontal dan y a sebagai vektor satuan dari garis vertikal. Untuk mendapatkan persamaan umum dari resultan fluks magnetik David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 net B maka dijumlahkan kerapatan fluks magnetik yang dihasilkan pada masing – masing kumparan stator secara vektoris. Resultan fluks magnet pada stator dinyatakan dengan persamaan: t B t B t B t B cc bb aa net + + = Tesla = ° ∠ ° − + ° ∠ ° − + ° ∠ 240 240 sin 120 120 sin sin t B t B t B M M M ω ω ω = + + − + + 120 sin 120 cos 120 sin sin cos sin j t B j t B M M ω ω 240 sin 240 cos 240 sin j t B M + − ω = + + − − + 2 3 5 , 120 sin 1 sin j t B t B M M ω ω 2 3 5 , 240 sin j t B M − − − ω Dengan menganggap komponen ril berada pada sumbu x dan komponen khayal pada sumbu y, maka Persamaan diatas dapat dinyatakan dalam komponen x a dan y a . = t B net t B M ω sin x a 120 sin 5 , [ ° − − t B M ω ] x a + y M a t B       ° − 120 sin 2 3 ω x M a t B ] 240 sin 5 , [ ° − − ω y M a t B       ° − − 240 sin 2 3 ω Tesla Komponen – komponen vektor x dan y dapat disatukan menjadi sebagai berikut. [ ] x M M M net a t B t B t B B 240 sin 5 , 120 sin 5 , sin ° − − ° − − = ω ω ω + y M M a t B t B       ° − − ° − 240 sin 2 3 120 sin 2 3 ω ω David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009 Karena t t t ω ω ω cos 2 3 sin 5 , 120 sin − − = ° − t t t ω ω ω cos 2 3 sin 5 , 240 sin + − = ° − Maka didapat x M M M net a t t B t t B t B B       + − − − − − = ω ω ω ω ω cos 2 3 sin 5 , 5 , cos 2 3 sin 5 , 5 , sin + y M M a t t B t t B       + − − − − cos 2 3 sin 5 , 2 3 cos 2 3 sin 5 , 2 3 ω ω ω ω x M M M M M net a t B t B t B t B t B B       − + + + = ω ω ω ω ω cos 4 3 sin 4 1 cos 4 3 sin 4 1 sin + y M M M M a t B t B t B t B       − + − − ω ω ω ω cos 4 3 sin 4 3 cos 4 3 sin 4 3 y M x M net a t B a t B B cos 5 , 1 sin 5 , 1 ω ω − = Tesla ………………. 2.5 Dari persamaan 2.5 diatas, jika dimasukkan nilai t ω = ° maka dihasilkan fluks medan magnet sebesar ° ∠90 5 , 1 M B dan jika t ω = ° 90 didapat fluks medan magnet sebesar ° ∠0 5 , 1 M B . Hasil perhitungan ini menyatakan bahwa fluks medan magnet yang dihasilkan pada kumparan stator motor induksi tiga fasa berputar terhadap waktu t . David H. Sirait : Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Pada PT. Berlian Unggas Sakti Tj. Morawa, 2008. USU Repository © 2009

2.5 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa