2. 2
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan Puji Syukur atas limpah rahmat Tuhan yang maha Esa, penulis dapat
menyelesaikan makalah yang berjudul Motor Induksi dengan tujuan mengetahui dan memahami
sistem kerja pada Motor Induksi tersebut.
Makalah ini hanya memuat hal-hal pokok berkaitan dengan Motor Induksi tersebut. Baik dari
pengertian, konstruksi, sistem kerja dan keuntungan dari motor ini. Makalah ini bersumber dari buku
referensi dan referensi dari internet yang berhubungan dengan Motor Induksi tersebut..
Penulis menyadari dalam makalah ini masih banyak kekurangan dan kelemahan, oleh karena
itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang sifatnya membangun, penulis berharap makalah ini
mudah-mudahan bisa berguna bagi kita semua, dan mejadi amal soleh bagi kita semua.
atas perhatianya penulis ucapkan terima kasih.
Makassar, 20 Oktober 2021
Penulis
3. 3
DAFTAR ISI
Halaman judul ................................................................................................................................1
Kata Pengantar ...............................................................................................................................2
Daftar isi........................................................................................................................................ 3
BAB 1 PENDAHUKUAN
1.1. Latar belakang................................................................................................................................4
1.2. Tujuan penulisan makalah ..............................................................................................................
4 BAB II PEMBAHASAN ...................................................................................................................5
2.1. Motor Induksi Secara Umum ..............................................................................................5
2.2. Pengenalan Motor Induksi 1 Fasa .......................................................................................5
2.3. Prinsip Kerja Motor Induksi 1 Fasa ....................................................................................6
2.4. Jenis-Jenis Motor Induksi 1 Fasa ............................................................................................11
2.5. Rangkaian Ekivalem Motor Induksi 1 Fasa ............................................................................ 15
2.6. Kapasitor .................................................................................................................................18
4. 4
2.7. Saklar Sentrifugal....................................................................................................................20
2.8. Pengenalan motor induksi 3 fasa.............................................................................................21
2.9. Direct Torque Control............................................................................................................. 24
2.10. Kontrol PI............................................................................................................................. 24
2.11. Keuntungan motor induksi 3 fasa..........................................................................................25
2.12. Kerugian motor induksi 3 fasa ..............................................................................................25
2.13. Prinsip kerja motor induksi 3 fasa.........................................................................................25
2.14. Kontruksi motor induksi 3 fasa ............................................................................................. 26
2.15. Parts lainnya .......................................................................................................................... 32
2.16. Aplikasi motor induksi ada evarator .....................................................................................33
2.17. Perawatan..............................................................................................................................37
BAB II KESIMPULAN .................................................................................................................39
DAFTAR PUSTAKA.................................................................................................................... 42
LAMPIRAN .................................................................................................................................. 43
5. 5
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
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 sebagaiakibat adanya perbedaanrelatif 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. Hal ini disebabkan karena motor induksi memiliki berbagai
keunggulan dibanding dengan motor listrik yang lain, yaitu diantaranya karena harganya yang relatif murah,
konstruksinya yang sederhana dan kuat serta karakteristik kerja yang baik.
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 berbagaibidang industri
dengan kapasitas yang besar. Motor induksi 1-fase dioperasikan pada sistem tenaga 1-fase dan banyak
digunakan terutama 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.
1.1. Tujuan
Tujuan dalam penulisan makalah ini yaitu :
1. Mengerti dan memahami konsep untuk analisis motor induksi 3 fasa dan 1 fasa
2. Dapat memahami tentang aplikasi motor induksi 3 fasa dan 1 fasa di dalam dunia industri
3. Dapat memahami prinsip kerja dan kontruksi dari motor listrik 3 fasa dan 1 fasa
6. 6
BAB II PEMBAHASAN
2.1 Motor Induksi Secara Umum
Motor induksi adalah adalah motor listrik bolak-balik (ac) yang putaran rotornya tidak sama
dengan putaran medan stator, dengan kata lain putaran rotor dengan putaran medan stator terdapat
selisih putaran yang disebut slip. Pada umumnya motor induksi dikenal ada dua macam berdasarkan
jumlah fasa yang digunakan, yaitu: motor induksi satu fasa dan motor induksi tiga fasa. Sesuai dengan
namanya motor induksi satu fasa dirancang untuk beroperasi menggunakan suplai tegangan satu fasa.
Motor induksi satu fasa sering digunakan sebagai penggerak pada peralatan yang memerlukan
daya rendah dan kecepatan yang relatif konstan. Hal ini disebabkan karena motor induksi satu fasa
memiliki beberapa kelebihan yaitu konstruksi yang cukup sederhana, kecepatan putar yang hampir
konstan terhadap perubahan beban, dan umumnya digunakan pada sumber jala- jala satu fasa yang
banyak terdapat pada peralatan domestik. Walaupun demikian motor ini juga memiliki beberapa
kekurangan, yaitu kapasitas pembebanan yang relatif rendah, tidak dapat melakukan pengasutan
sendiri tanpa pertolongan alat bantu dan efisiensi yang rendah.
2.2. Pengenalan Motor Induksi 1 Fasa
Konstruksi motor induksi satu fasa hampir sama dengan konstruksi motor induksi tiga fasa,
yaitu terdiri dari dua bagian utama yaitu stator dan rotor.Keduanya merupakan rangkaian magnetik
yang berbentuk silinder dan simetris. Di antara rotor dan stator ini terdapat celah udara yang sempit.
7. 7
Gambar 2.1. Konstruksi Umum Motor Induksi Satu Fasa.
Stator merupakan bagian yang diam sebagai rangka tempat kumparan stator yang terpasang.
Stator terdiri dari : inti stator, kumparan stator, dan alur stator. Motor induksi satu fasa dilengkapi
dengan dua kumparan stator yang dipasang terpisah, yaitu kumparan utama (main winding) atau
sering disebut dengan kumparan berputar dan kumparan bantu (auxiliary winding) atau sering disebut
dengan kumparan start. Rotor merupakan bagian yang berputar. Bagian ini terdiri dari : inti rotor,
kumparan rotor dan alur rotor. Pada umumnya ada dua jenis rotor yang sering digunakan pada motor
induksi, yaitu rotor belitan (wound rotor) dan rotor sangkar (squirrel cage rotor).
2.3. Prinsip Kerja Motor Induksi 1 Fasa
2.3.1. Teori Medan Putar Silang
Prinsip kerja motor induksi satu fasa dapat dijelaskan dengan menggunakan teori medan putar
silang (cross-field theory). Jika motor induksi satu fasa diberikan tegangan bolak-balik satu fasa maka
arus bolak-balik akan mengalir pada kumparan stator. Arus pada kumparan stator ini menghasilkan
medan magnet seperti yang di tunjukkan oleh garis putus-putus pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2. Medan Magnet Stator Berpulsa Sepanjang Garis AC.
Arus stator yang mengalir setengah periode pertama akan membentuk kutub utara di A dan
kutub selatan di C pada permukaan stator. Pada setengah periode berikutnya, arah kutub-kutub stator
menjadi terbalik. Meskipun kuat medan magnet stator berubah-ubah yaitu maksimum pada saat arus
maksimum dan nol pada saat arus nol serta polaritasnya terbalik secara periodik, aksi ini akan terjadi
hanya sepanjang sumbu AC. Dengan demikian, medan magnet ini tidak berputar tetapi hanya
merupakan sebuah medan magnet yang berpulsa pada posisi yang tetap (stationary).
Seperti halnya pada transformator, tegangan terinduksi pada belitan sekunder, dalam hal ini
adalah kumparan rotor. Karena rotor dari motor induksi satu fasa pada umumnya adalah rotor sangkar
dimana belitannya terhubung singkat, maka arus akan mengalir pada kumparan rotor tersebut. Sesuai
dengan hukum Lenz, arah dari arus ini (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2) adalah sedemikian
8. 8
rupa sehingga medan magnet yang dihasilkan melawan medan magnet yang menghasilkannya. Arus
rotor ini akan menghasilkan medan magnet rotor dan membentuk kutub- kutub pada permukaan rotor.
Karena kutub-kutub ini juga berada pada sumbu AC dengan arah yang berlawanan terhadap kutub-
kutub stator, maka tidak ada momen putar yang dihasilkan pada kedua arah sehingga rotor tetap diam.
Dengan demikian, motor induksi satu fasa tidak dapat diasut sendiri dan membutuhkan rangkaian
bantu untuk menjalankannya.
Gambar 2.3. Motor Dalam Keadaan Berputar
Misalkan sekarang motor sedang berputar. Hal ini dapat dilakukan dengan memutar secara
manual (dengan tangan) atau dengan rangkaian bantu. Konduktor-konduktor rotor akan memotong
medan magnet stator sehingga timbul gaya gerak listrik pada konduktor-konduktor tersebut. Hal ini
diperlihatkan pada Gambar 2.3 yang menunjukkan rotor sedang berputar searah jarum jam.
Jika fluks rotor seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.3 mengarah ke atas sesuai dengan
kaidah tangan kanan Fleming, arah gaya gerak listrik (ggl) rotor akan mengarah keluar kertas pada
setengah bagian atas rotor dan mengarah ke dalam kertas pada setengah bagian bawah rotor. Pada
setengah periode berikutnya arah dari gaya gerak listrik yang dibangkitkan akan terbalik. Gaya gerak
listrik yang diinduksikan ke rotor adalah berbeda dengan arus dan fluks stator. Karena konduktor-
konduktor rotor terbuat dari bahan dengan tahanan rendah dan induktansi tinggi, maka arus rotor yang
dihasilkan akan tertinggal terhadap gaya gerak listrik rotor mendekati 90o. Gambar
2.4 menunjukkan hubungan fasa dari arus dan fluks stator, gaya gerak listrik, arus dan fluks rotor.
90Tegangan induksi rotorFluks dan arus statorFluks dan arus rotorI, V,φtω
9. 9
Gambar 2.4. Fluks Rotor Tertinggal Terhadap Fluks Stator Sebesar 90°.
Sesuai dengan kaidah tangan kanan Fleming, arus rotor ini akan menghasilkan medan magnet,
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5 karena medan rotor ini terpisah sebesar 90o dari medan
stator, maka disebut sebagai medan silang (cross-field). Nilai maksimum dari medan ini seperti yang
ditunjukkan oleh Gambar 2.5, terjadi pada saat seperempat periode setelah gaya gerak listrik rotor
yang dibangkitkan adalah telah mencapai nilai maksimumnya. Karena arus rotor yang mengalir
disebabkan oleh suatu gaya gerak listrik bolak-balik maka medan magnet yang dihasilkan oleh arus
ini adalah juga bolak-balik dan aksi ini terjadi sepanjang sumbu DB (lihat Gambar 2.5).
Gambar 2.5. Medan Silang yang Dibangkitkan Arus Stator
Karena medan silang beraksi pada sudut 90o terhadap medan magnet stator dengan sudut fasa
yang juga tertinggal 90o terhadap medan stator, kedua medan bersatu untuk membentuk sebuah
medan putar resultan yang berputar dengan kecepatan sinkron yang ditunjukkan pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6. Phasor Medan Putar yang Dihasilkan Oleh Belitan Stator dan Rotor.
2.3.2. Teori Medan Putar Ganda
10. 10
Teori medan putar ganda (double revolving-field theory) adalah suatu metode lain untuk
menganalisis prinsip perputaran motor induksi satu fasa disamping teori medan putar silang. Menurut
teori ini, medan magnet yang berpulsa dalam waktu tetapi diam dalam ruangan dapat dibagi menjadi
dua medan magnet, dimana besar kedua medan magnet ini sama dan berputar dalam arah yang
berlawanan. Dengan kata lain, suatu fluks sinusoidal bolak-balik dapat diwakili oleh dua fluks yang
berputar, yang masing-masing nilainya sama dengan setengah dari nilai fluks bolak- balik tersebut
dan masing-masing berputar secara sinkron dengan arah yang berlawanan.
Pada Gambar 2.7.a menunjukkan suatu fluks bolak-balik yang mempunyai nilai maksimum
. Komponen fluksnya A dan B mempunyai nilai yang sama yaitu /2, berputar dengan arah yang
berlawanan dan searah jarum jam, seperti ditunjukkan anak panah. mφmφ
Gambar 2.7. Konsep Medan Putar Ganda.
Pada beberapa saat ketika A dan B telah berputar dengan sudut +θ dan –θ seperti pada Gambar
2.7.b, maka besar fluks resultan adalah :
∅ r
dimana : ϕr
ϕr
ϕm
θ
= ϕm sin θ (weber)
= fluks resultan ( weber )
= fluks maksimum ( weber )
= sudut ruang
Setelah seperempat periode putaran, fluks A dan B akan berlawanan arah seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.7.c, sehingga resultan fluksnya sama dengan nol. Setelah setengah
11. 11
putaran, fluks A dan B akan mempunyai resultan sebesar -2 x ϕm /2 = - ϕm, seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 2.7.d. Setelah tiga perempat putaran, resultan akan kembali nol seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.7.e dan demikianlah seterusnya. Jika nilai-nilai dari fluks resultan
digambarkan terhadap θ diantara θ = 0o sampai θ = 360o, maka akan didapat suatu kurva seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8. Kurva Fluks Resultan Terhadap θ
Pada saat rotor berputar sesuai dengan arah momen putar medan maju dengan kecepatan
tertentu, maka besar slip terhadap momen putar medan maju (sf) yang terjadi adalah :
ns−nr
= S ................................................................................... =s (2.2)
f ns
dimana : ns = kecepatan sinkron ( rpm) nr =
kecepatan putaran rotor (rpm)
Sedangkan slip terhadap momen mundur (sb) dengan rotor menentang arah momen putar
mundur adalah :
ns−(−nr) 2 ns−(ns−nr)
S = = b ns ns
Sb=2−s ................................................................................................(2.3)
12. 12
Masing-masing dari komponen fluks tersebut memotong konduktor rotor sehingga
menginduksikan ggl dan pada akhirnya menghasilkan torsi sendiri. Kedua torsi mempunyai arah
saling berlawanan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.9. pada keadaan diam kedua komponen
torsi tersebut adalah sama besar, sehingga torsi asut adalah nol. Pada saat motor berputar, besar kedua
komponen torsi tersebut tidaklah sama sehingga torsi resultan membuat motor tetap berputar pada
putarannya.
Gambar 2.9. Karakteristik Torsi - Kecepatan Motor Induksi Satu Fasa
2.4. Jenis-Jenis Motor Induksi 1 Fasa
Cara paling mudah untuk menjalankan motor induksi satu fasa adalah dengan menambahkan
sebuah kumparan bantu pada kumparan utama di bagian stator sehingga motor dapat dijalankan. Jika
dua kumparan terpisah 90o listrik pada stator motor dan eksitasi dengan dua ggl bolak-balik yang
berbeda fasa sebesar 90o listrik, dihasilkan medan magnet putar. Jika dua kumparan terpisah
demikian dihubungkan paralel ke suatu sumber fasa, medan yang dihasilkan akan bolak-balik, tetapi
tidak berputar Karena kedua kumparannya ekivalen dengan satu kumparan fasa. Akan tetapi, jika
suatu impedansi dihubungkan seri dengan salah satu kumparan ini, arusnya akan berbeda fasa.
Dengan pemilihan impedansi yang cocok, arus dapat dibuat agar berbeda fasa sampai 90o listrik,
sehingga menghasilkan medan putar sama seperti medan dari motor dua fasa. Inilah prinsip dari
pemisahan fasa (phase splitting).
Pada keadaan berputar, motor induksi satu fasa dapat menghasilkan momen putar hanya
dengan satu kumparan. Sehingga dengan bertambahnya kecepatan motor kumparan bantu dapat
dilepas dari rangkaian. Pada kebanyakan motor, hal ini dilakukan dengan menghubungkan sebuah
saklar sentrifugal yang bekerja melepaskan hubungan kumparan bantu sistem.
Motor induksi satu fasa dikenal dengan beberapa nama. Penerapannya menjelaskan cara- cara
yang dipakai untuk menghasilkan perbedaan fasa antara arus yang mengalir pada kumparan utama
dan arus yang mengalir pada kumparan bantu.
2.4.1. Motor Fasa Terpisah
13. 13
Gambar rangkaian motor induksi fasa terpisah ditunjukkan pada Gambar 2.10.a. Kumparan
bantu memiliki perbandingan tahanan terhadap reaktansi yang lebih tinggi daripada kumparan utama,
sehingga kedua arus akan berbeda fasa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10.b. Perbandingan
tahanan terhadap reaktansi yang tinggi dapat dengan menggunakan kawat yang lebih murni pada
kumparan bantu. Hal ini diizinkan karena kumparan bantu hanya dipakai pada saat start. Saklar
sentrifugal akan memisahkan dari rangkaian segera setelah dicapai kecepatan sinkron sekitar 70
sampai 80 persen kecepatan sinkron.
Karakteristik momen putar vs kecepatan dari motor ini ditunjukkan pada Gambar 2.10.c.
Gambar ini memperlihatkan nilai torsi masing-masing kecepatan motor, mulai dari posisi diam
sampai kecepatan nominal, dan seterusnya sampai kecepatan sinkron. Torsi start adalah torsi yang
tersedia bila motor mulai berputar dari posisi diam. Torsi beban penuh adalah torsi yang dihasilkan
bila motor berputar pada keluaran nominal. Bila beban terus berangsur-angsur diperbesar dari
keadaan dimana motor berputar pada keluaran nominal untuk melayani beban dan torsi maksimum
dari poros motor yang dapat digunakan dapat dilampaui, maka motor menjadi tidak mampu melayani
beban dan berhenti. Nilai maksimum dari torsi dalam hal ini disebut torsi maksimum
Tmaks.
Gambar 2.10. Motor Fasa Terpisah
2.4.2. Motor Kapasitor Start
Konstruksi motor kapasitor start ditunjukkan pada Gambar 2.11a. Untuk mendapatkan torsi
putar awal yang lebih besar, yaitu : dengan cara menghubungkan sebuah kapasitor yang dipasang
secara seri dengan kumparan bantu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11.b. Hal ini akan
14. 14
menaikkan sudut fasa antara arus kumparan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11.c.
Karakteristik momen putar-kecepatan putar dari motor ini dapat ditunjukkan pada Gambar 2.11.d.
Karena kapasitor dipakai hanya untuk pada saat start, jenis kapasitor yang dipakai adalah kapasitor
elektrolit. Motor ini menghasilkan momen putar start yang lebih tinggi.
Gambar 2.11. Motor Kapasitor Start
2.4.3. Motor Kapasitor Permanen
Konstruksi dari motor kapasitor permanen ditunjukkan pada Gambar 2.12a. gambar rangkaian
ekivalen motor ini seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12.b. kapasitor dihubungkan seri dengan
kumparan bantu dan tidak dilepas setelah pengasutan dilakukan dan tetap tinggal pada rangkaian. Hal
ini menyederhanakan konstruksi dan mengurangi biaya serta memperbaiki ketahanan motor karena
saklar sentrifugal tidak digunakan. Faktor daya, denyutan momen putar, dan efisiensi akan lebih baik
karena motor berputar seperti motor dua fasa. Sudut fasa antar kumparan ditunjukkan pada Gambar
2.12.c. Jenis kapasitor yang digunakan adalah kapasitor kertas.
Karakteristik momen putar – kecepatan motor ini ditunjukkan pada Gambar 2.12.d.
15. 15
Gambar 2.12. Motor Kapasitor Permanen
2.4.4. Motor Kapasitor Start – Kapasitor Run
Motor ini mempunyai dua buah kapasitor, satu digunakan pada saat start dan satu lagi
digunakan pada saat berputar, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.13.a. Secara praktis keadaan start
dan berputar yang optimal dapat diperoleh dengan menggunakan dua buah kapasitor elektrolit.
Kapasitor Run secara permanen dihubungkan seri dengan kumparan bantu dengan nilai yang lebih
kecil dan dipakai kapasitor kertas. Sudut fasa antar kumparan sama seperti pada motor kapasitor
permanen seperti pada Gambar 2.13.b. Karakteristik momen putar-kecepatan dari motor ini
ditunjukkan pada Gambar 2.13.c.
Gambar 2.13. Motor Kapasitor Start – Kapasitor Run
2.4.5. Motor Shaded Pole
Motor ini mempunyai kutub tonjol dan sebagian dari masing-masing kutub dikelilingi oleh
lilitan rangkaian terhubung singkat yang terbuat dari tembaga yang disebut kumparan terarsir seperti
16. 16
pada Gambar 2.14.a. Arus imbas yang terdapat pada kumparan yang terarsir menyebabkan fluksi
yang berada pada bagian lain. Hasilnya seperti medan putar yang bergerak dalam arah dari daerah
kutub yang tidak terarsir ke bagian kutub yang terarsir dan menimbulkan momen putar saat
dihidupkan yang kecil. Karakteristik motor shaded pole ditunjukkan pada Gambar 2.14.b.
Gambar 2.14. Motor Shaded Pole
2.5. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi 1 Fasa
Konsep medan putar ganda pada motor induksi satu fasa menjelaskan bahwa fluks yang
dihasilkan ekivalen dengan dua buah fluks yang mempunyai besar yang sama dan berputar dalam
arah yang berlawanan pada kecepatan sinkron. Masing-masing fluks ini akan mengimbaskan
komponen arus rotor dan menghasilkan gerak motor induksi seperti pada motor induksi fasa banyak.
Hal yang sederhana dan penting bahwa motor induksi ini hanya beroperasi pada kumparan utama.
2.5.1. Pada Keadaan Diam
Pada saat keadaan diam, jika rangkaian stator dihubungkan dengan tegangan satu fasa, maka
motor induksi dapat dinyatakan sebagai transformator dengan kumparan sekunder terhubung singkat.
Rangkaian motor induksi satu fasa tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.15.
Gambar 2.15. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Fasa
Dengan menggunakan konsep medan putar fluks yang dihasilkan kumparan stator dapat
dipecah menjadi dua bagian yaitu : medan putar maju dan medan putar mundur. Kedua medan putar
17. 17
ini akan mengimbaskan ggl pada kumparan rotor sehingga tahanan dan reaktansi pada kumparan rotor
diekivalenkan masing-masing adalah setengah dari nilai tahanan dan reaktansi kumparan rotor
sesungguhnya, yaitu R2/2 dan X2/2 seperti yang terlihat pada Gambar 2.16 .
Gambar 2.16. Motor Induksi Satu Fasa Dalam Keadaan Diam
2.5.2. Pada Saat Beroperasi
Pada saat kecepatan motor induksi mulai bertambah dan bekerja hanya pada kumparan utama.
Pada arah medan maju menggunakan slip s, arus rotor yang diimbaskan medan maju mempunyai
frekuensi s.f, dimana f adalah frekuensi stator. Arus rotor ini akan menghasilkan fluks yang bergerak
maju pada kecepatan slip. Fluks ini akan membangkitkan ggl dengan arah maju pada kumparan utama
stator. Pangaruh pada rotor jika dilihat dari sisi stator dapat dinyatakan sebagai suatu impedansi
sebesar 0,5 R2/s + j 0,5 X2 paralel dengan Xm dan Rc. Seperti yang terlihat pada Gambar 2.17 dengan
menggunakan simbol f.
Pada arah medan putar mundur, rotor tetap bergerak dengan slip s berpatokan pada medan
maju dan besarnya kecepatan putar medan maju adalah
n = 1 – s......................................................................................(2.4)
Kecepatan relatif dari rotor dengan berpatokan pada medan mundur adalah 1+ n, Atau
besarnya slip terhadap medan mundur adalah :
1 + n = 2 – s.............................................................................. (2.5)
Selanjutnya medan mundur mengimbaskan arus rotor dengan frekuensi (2 – s)f. Arus rotor ini
akan menghasilkan fluks yang bergerak mundur. Fluks ini akan mengimbaskan ggl pada medan
mundur kumparan stator. Pengaruh tersebut dapat diperlihatkan pada Gambar 2.17.
18. 18
Gambar 2.17. Motor Induksi Satu Fasa Dalam Keadaan Beroperasi
Dengan menggunakan rangkaian ekivalen di atas, kita dapat menghitung arus stator, arus
rotor, daya masukan, dan faktor daya untuk sembarang harga slip apabila tegangan yang diberikan
dan impedansi motor diketahui. Dari rangkaian di atas, didapat :
Rc j Xm
m
Z = (Ω)..............................................................................................(2.6)
Rc+j Xm
Z f=R + j X =f
(R2 /s+j X2)0,5 Zm
(Ω )
........................ (2.6) f (R /(2−s)+j X )+0,5 Z
2 2 m
(R2/(2−s)+j X 2)0,5 Zm
Zb =Rb +j Xb = (R /(2−s )+j X )+0,5 Z (Ω)........................... (2.6)
2 2 m
Dimana :
R1 = Resistansi kumparan stator
R2 = Resistansi kumparan rotor
X1 = Reaktansi bocor kumparan stator
X2 = Reaktansi bocor kumparan rotor
Xm = Reaktansi pemagnetan
Rc = Tahanan inti tembaga
Zm = Impedansi pemagnetan
I1 = Arus pada kumparan stator
19. 19
2.6 Kapasitor
2.6.1 Umum
Kapasitor adalah suatu alat untuk menyimpan muatan dan energi. Konstruksi kapasitor
umumnya terdiri dari dua buah konduktor yang berdekatan namun dipisahkan oleh dielektrik.
Kapasitansi kapasitor adalah suatu kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan. Misalkan Q
coulumb adalah besar muatan yang diberikan pada dua keping sejajar dan jika V adalah beda potensial
antara kedua keping sejajar tersebut, maka kapasitansinya adalah :
Q .......................................................................
C= (2.10)
V dimana : C = Kapasitansi Kapasitor (
Farad )
Q = Muatan ( Coulumb )
V = Beda Potensial ( Volt )
Kapasitansi bergantung semata-mata pada susunan geometris konduktor kapasitansi dari
kapasitor keping sejajar adalah :
Q εA ......................................................................
C= = (2.11)
V s
ε =ε0 εr
Dimana : ε0 = permitivitas ruang hampa ( 8,85 X 10 F/m ) εr
= permitivitas bahan isolasi konduktor A =
luas permukaan konduktor ( m2 )
S = jarak antar kedua konduktor ( m )
2.6.2 Kapasitor Elektrolit
Suatu kapasitor elektrolit digunakan dimana sejumlah besar kapasitansi diperlukan. Seperti
dalam nama yang tersirat, suatu kapasitor elektrolit berisi suatu asam aki (elektrolit). Elektrolit ini
dapat dalam wujud suatu cairan kapasitor elektrolit basah dan kering. Suatu kapasitor elektrolit kering
berisi dua plat metal utama yang dipisahkan oleh elektrolit. Kapasitor ditempatkan di dalam suatu
aluminium container silindris seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.18. Nilai kapasitansi
(X) dan tegangan rating dari kapasitor biasanya dicetak dalam sisi aluminium.
20. 20
Gambar 2.18 Kapasitor Elektrolit Yang Dipakai Pada Motor Kapasitor Start
Secara internal, kapasitor elektrolit dibangun dengan cara yang sama dengan kapasitor
kertas/paper. Plat positif terdiri dari aluminium kertas perak yang ditutup dengan suatu lapisan oksida
yang tipis. Film oksida yang tipis ini dibentuk oleh suatu proses electrochemical yang bertindak
sebagai dielektrikum untuk kapasitor itu. Selanjutnya dalam hubungan dengan oksida adalah suatu
potongan kain kasa/kabut tipis atau paper/kertas yang mana telah diliputi dengan suatu lekatan
elektrolit. Elektrolit bertindak sebagai plat negatif dari kapasitor itu. Suatu potongan aluminium
kedua melawan terhadap elektrolit untuk menyediakan kontak listrik ke elektroda negatif (elektrolit).
Ketika ketiga lapisan berada pada tempatnya, maka ketiga lapisan tersebut digulung ke dalam suatu
silinder seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 2.19
Gambar 2.19 Konstruksi Dari Kapasitor Elektrolit Dan Kertas
Hal ini memberikan arti bahwa bentuk plat positif dapat secara kebetulan dihubungkan kepada
terminal negatif ke sumber, dielektrikum oksida film yang tipis akan terpisah dan kapasitor akan
menjadi suatu konduktor (terhubung singkat). Polaritas dari terminal secara normal dapat ditandai
pada kapasitor itu. Karena suatu kapasitor elektrolit polaritasnya sensitif, penggunaanya biasanya
terbatas untuk suatu sirkit dc atau untuk suatu sirkit dimana suatu tegangan arus bolak- balik kecil
dilapiskan pada suatu tegangan dc. Khusus kapasitor elektrolit tersedia untuk aplikasi arus bolak-
balik tertentu, seperti motor kapasitor starting. Kapasitor elektrolit kering berubah-ubah di dalam
ukurannya dari sekitar 4 mikrofarad sampai ribuan mikrofarad dan mempunyai suatu kemampuan
tegangan kerja kira-kira 500 volt.
21. 21
2.7 Saklar Sentrifugal
Saklar sentrifugal adalah sebuah saklar listrik yang beroperasi menggunakan kekuatan
sentrifugal yang diperoleh dari sebuah batang poros yang berputar, yang umum digunakan dari suatu
motor listrik. Saklar dirancang untuk mengaktifkan atau menonaktifkan sebagai fungsi yang
menyangkut kecepatan pemutaran pada batang poros tersebut.
Gambar 2.20 Saklar Sentrifugal.
Penggunaan yang paling umum dari saklar sentrifugal adalah di dalam phasa tunggal, motor
induksi phasa belah (split-phase induction motor) dan motor kapasitor start. di sini, saklar digunakan
untuk memutuskan rangkaian belitan bantu (starting) dari motor ketika motor mendekati putaran
nominalnya. Dalam hal ini saklar sentrifugal terdiri dari anak timbangan yang menjulang kepada
batang poros dari motor dan memegang dekat batang dengan kekuatan lompatan (spring force). Pada
posisi diam, pengungkit berkait dengan anak timbangan sehingga membuat suatu geseran rendah,
lapisan non-konduktif melawan terhadap satu set kontak elektrik yang menjulang kepada badan
motor, menutup kontak dan menghubungkan belitan bantu (starting) ke sumber. Ketika motor
mencapai suatu kecepatan mendekati kecepatan operasi yang normalnya sekitar 75 % dari kecepatan
sinkron, gaya sentrifugal memaksa gaya spring dan anak timbangan mengayun ke luar, mengangkat
plat lapisan menjauh dari kontak listrik. Sehingga menggerakkan kontak untuk membuka dan
memutuskan belitan bantu dari sumber. Gambar dari saklar sentifugal ditunjukkan pada Gambar 2.20.
22. 22
Gambar 2.21 Posisi Letak Dari Saklar Sentrifugal
2.8. Pengenalan Motor lnduksi 3 Fasa
Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak
dengan menggunakan gandengan medan listrik dan mempunyai slip antara medan stator dan medan
rotor. Motor induksi 3-fase dioperasikan pada sistem tenaga 3-fase dan banyak digunakan di dalam
berbagai bidang industri dengan kapasitas yang besar. Bentuk gambaran motor induksi 3 fasa
diperlihatkan padagambar 2.1, dan contoh penerapan motor induksi ini di industri diperlihatkan pada
gambar 2.2.
a) bentuk fisik b. motor induksi dilihat ke dalam
Gambar 2.22 Motor induksi 3-fasa
23. 23
Gambar 2.23 Penerapan motor induksi di dunia industri
Data-data motor induksi mengenai daya, tegangan dan data lain yang berhubungan dengan
kerja motor induksi dibuatkan pada plat nama (name plate) motor induksi. Contoh data yang
ditampilkan pada plat nama motor induksi ini diperlihatkan pada gambar 2.3
Gambar 2.24 Contoh data yang ada di plat nama motor induksi
Motor induksi 3 phase memiliki keunggulan diantaranya handal, tidak ada kontak antara stator
dan rotor kecuali bearing, tenaga yang besar, daya listrik rendah dan hampir tidak ada perawatan.
24. 24
Akan tetapi motor induksi 3 phase memiliki kelemahan pada pengontrolan kecepatan. Kecepatan
putar motor induksi bergantung pada frekuensi input, sedangkan sumber listrik memiliki frekuensi
konstan. Untuk mengubah frekuensi input lebih sulit daripada mengatur tegangan input. Dengan
ditemukannya teknologi inverter maka hal tersebut menjadi lebih mudah dan mungkin dilakukan.
Dalam beberapa tahun yang lalu F. Blaschke telah mempublikasikan mengenai field oriented
control (FOC) untuk motor induksi. Teori ini telah lengkap dikembangkan dan banyak digunakan
dalam proses industri. Kemudian teknik baru telah dikembangkan yaitu teknik kontrol torsi dari motor
induksi oleh I. Takahashi yang dikenal dengan Direct Torque Control (DTC). Dengan DTC
dimungkinkan mengontrol torsi dengan performi yang baik tanpa menggunakan tranduser mekanik
pada poros motor, sehingga DTC dapat dikatakan sebagai teknik kontrol “type sensorless” . Dengan
menggunakan sensor putaran rotor motor akan mengakibatkan stabilitas yang rendah dan ada noise,
sehingga dalam pengemudian motor induksi dengan pemakaian khusus menggunakan sensor
mekanik akan menyulitkan.
Untuk mengontrol kecepatan motor induksi 3 phase menggunakan metode Direct Torque Control
memiliki beberapa kelebihan diantaranya adalah :
1. Tidak membutuhkan transformasi koordinat.
2. Tidak membutuhkan pembangkit pulsa PWM.
3. Tidak membutuhkan regulator arus.
4. Kurang bergantung pada parameter mesin.
Metode Direct Torque Control merupakan tipe kontrol close loop. Kontrol close loop umum
digunakan di dalam pengaturan kecepatan motor induksi karena memberikan respon kecepatan yang
lebih baik dari pada open loop. Kontrol close loop disebut juga kontrol umpan balik yang menjadikan
output sebagai perbandingan dengan input (referensi) untuk memperoleh suatu error. Didalam suatu
sistem yang handal, adanya error merupakan suatu kerugian. Oleh karena itu, digunakan control PI
yang diharapkan dapat menekan error sampai nilai minimal. Namun hal ini membutuhkan
perhitungan matematik yang rumit dan komplek dalam menentukan Kp dan Ki yang sesuai, agar
diperoleh kinerja motor yang bagus.
2.9. Direct Torque Control (DTC)
Direct Torque Control (DTC) adalah kontrol berdasarkan fluks stator dalam kerangka
seferensi stator menggunakan kontrol langsung dari switching inverter. Ide dasar dari DTC adalah
perubahan torsi sebanding dengan slip antara fluk stator dan fluk rotor pada kondisi fluk bocor stator
25. 25
tetap. Hal ini banyak dikenali untuk pengaturan torsi dan fluk cepat dan robust. Pada motor induksi
dengan rotor sangkar untuk waktu tetap rotor menjadi sangat besar, fluk bocor rotor berubah perlahan
dibanding dengan perubahan fluk bocor stator. Oleh karena itu, pada keadaan perubahan yang cepat
fluk rotor cenderung tidak berubah. Perubahan cepat dari torsi elektromagnetik dapat dihasilkan dari
putaran fluk stator, sebagai arah torsi. Dengan kata lain fluk stator dapat seketika mempercepat atau
memperlambat dengan menggunakan vektor tegangan stator yang sesuai. Torsi dan fluk kontrol
bersama-sama dan decouple dicapai dengan pengaturan langsung dari tegangan stator, dari error
respon torsi dan fluk. DTC biasanya digunakan sesuai vektor tegangan dalam hal ini untuk
memelihara torsi dan fluk stator dengan dua daerah histerisis, yang menghasilkan perilaku bang bang
dan variasi prosedur frekuensi pensaklaran dan ripple fluk, torsi dan arus yang penting.
2.10. Kontrol PI
Kontrol PI merupakan salah satu jenis pengatur yang banyak digunakan pada kontrol loop
tertutup. Selain itu sistem ini mudah digabungkan dengan metoda pengaturan yang lain seperti Fuzzy
dan Robust, Sehingga akan menjadi suatu sistem pengatur yang semakin baik. Kontrol PI terdiri dari
2 jenis cara pengaturan yang saling dikombinasikan, yaitu Kontrol P (Proportional) dan Kontrol I
(Integral). Masing-masing memiliki parameter tertentu yang harus diset untuk dapat beroperasi
dengan baik, yang disebut sebagai konstanta. Setiap jenis, memiliki kelebihan dan kekurangan
masing-masing.
2.11. Keuntungan motor induksi 3 fasa :
•Konstruksi sangat kuat dan sederhana terutama bila motor dengan rotor sangkar.
•Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi.
•Effesiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil.
•Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan.
2.12. Kerugian penggunaan motor induksi 3 fasa
• Kecepatan tidak mudah dikontrol.
• Power faktor rendah pada beban
ringan.
• Arus start biasanya 5 sampai 7 kali
dari arus nominal.
2.13. Prinsip kerja motor induksi 3 fasa
26. 26
• Bila sumber tegangan tiga fasa dipasang pada kumparan stator, maka pada kumparan stator
akan timbul medan putar dengan kecepatan, ns = 120f/P , ns = kecepatan sinkron, f = frekuensi
sumber, p = jumlah kutup
• Medan putar stator akan memotong konduktor yang terdapat pada sisi rotor, akibatnya pada
kumparan rotor akan timbul tegangan induksi ( ggl ) sebesar E2s = 44,4fnØ. Keterangan : E
= tegangan induksi ggl, f = frekkuensi, N = banyak lilitan, Q = fluks
• Karena kumparan rotor merupakan kumparan rangkaian tertutup, maka tegangan induksi akan
menghasilkan arus ( I ).
• Adanya arus dalam medan magnet akan menimbulkan gaya ( F ) pada rotor.
• Bila torsi awal yang dihasilkan oleh gaya F pada rotor cukup besar untuk memikul torsi beban,
maka rotor akan berputar searah dengan arah medan putar stator.
• Untuk membangkitkan tegangan induksi E2s agar tetap ada, maka diperlukan adanya
perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan putar rotor
(nr).
• Perbedaan antara kecepatan nr dengan ns disebut dengan slip ( S ) yang dinyatakan dengan
Persamaan S = ns-nr/ns (100%)
• Jika ns = nr tegangan akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada rotor, dengan demikian
tidak ada torsi yang dapat dihasilkan. Torsi suatu motor akan timbul apabila ns > nr.
• Dilihat dari cara kerjanya motor tiga phasa disebut juga dengan motor tak serempak atau
asinkron.
2.14. Konstruksi Motor Induksi 3 fasa
Sebagaimana mesin pada umumnya menunjukkan bahwa motor induksi juga memiliki
konstruksi yang sama baik motor DC maupun AC. Konstruksi dimaksud terdiri dari 2 bagian utama
yaitu stator dan rotor. Secara lengkap dan detail dari kedua konstruksi dapat dilihat pada gambar 1
berikut :
27. 27
Gambar 2.25. Kostruksi utama Stator dan Rotor
2.14.1. Stator
Stator pada motor induksi adalah sama dengan yang dimiliki oleh motor sinkron dan generator
sinkron. Konstruksi stator terbuat dari laminasi-laminasi dari bahan besi silikon dengan ketebalan (4
s/d 5) mm dengan dibuat alur sebagai tempat meletakan belitan/kumparan, secara detail ditunjukan
pada gambar 2 berikut.
28. 28
Gambar 2.26. Konstruksi stator dengan alur-alurnya
Dalam alur-alur stator diletakkan belitan stator yang posisinya saling berbeda satu dengan
lainnya, sesuai dengan fase derajat listrik yaitu 120° antar fase (motor 3 fase). Jumlah gulungan pada
stator dibuat sesuai dengan jumlah kutub dan jumlah putaran yang diinginkan atau ditentukan. Khusus
untuk Stator pada motor-motor listrik dengan ukuran kecil dibentuk dalam potongan utuh. Sedangkan
untuk motor-motor dengan ukuran besar adalah tersusun dari sejumlah besar segmen- segmen
laminasi.
2.14.2. Rotor
Ini adalah bagian yang berputar dari motor. Seperti dengan stator atas, rotor terdiri dari satu
set laminasi baja beralur ditekan bersama dalam bentuk jalur magnetik silinder dan sirkuit listrik.
Rangkaian listrik dari rotor dapat berupa :
Menurut jenis rotor pada motor induksi dibagi menjadi 2 (dua) bagian, yaitu:
a. Rotor Sangkar Tupai (Squirrel Cage Rotor)
Rotor yang terdiri dari sejumlah lilitan yang berbentuk Batang tembaga yang dihubungkan
singkat pada setiap ujungnya kemudian disatukan (di cor) menjadi satu kesatuan sebagaimana gambar
2.6.
Gambar 2.27. Rotor sangkar Tupai
Jenis rotor sangkar tupai, yang terdiri dari satu set tembaga atau potongan aluminium yang
dipasang ke dalam slot, yang terhubung ke sebuah akhir-cincin pada setiap akhir rotor. Konstruksi
gulungan rotor ini menyerupai 'kandang tupai'. Potongan aluminium rotor biasanya dicor mati ke
29. 29
dalam slot rotor, yang membuat konstruksinya sangat kasar. Meskipun potongan rotor aluminium
berada dalam kontak langsung dengan laminasi baja, hampir semua arus rotor melalui jeruji
aluminium dan tidak di laminasi. Sejumlah motor induksi yang beredar dipasaran maupun yang
banyak digunakan sekitar 90% adalah motor induksi dengan ”Rotor Sangkar”. Alasan umum yang
diperoleh adalah karena konstruksi yang sederhana dan juga lebih murah harganya. Konstruksi rotor
sebagaimana gambar 2.7. berikut ini, menunjukkan konstruksi batang-batang konduktor dari bahan
tembaga atau alumunium yang dihubungkan singkat.
Gambar 2.28. Konstruksi dan bagian dari rotor sangkar
Sejumlah batang-batang konduktor tersebut dimasukkan ke dalam laminasi-laminasi yang
terbuat dari bahan besi silikon serta menjadi satu dengan poros rotor. Sebagaimana konstruksi
tersebut di atas terutama batang-batang konduktor yang terhubung singkat, maka tidak dimungkinkan
untuk menambah ”Tahanan Luar” (yang dipasang secara seri) dengan rotor guna keperluan
”Pengasutan”. Selain itu pula posisi dari batang-batang konduktor/tembaga posisinya dibuat tidak
paralel (tidak segaris) dengan poros rotor. Posisi batang konduktor agak dimiringkan sebagaimana
terlihat pada gambar 4 di atas.
Alasan diletakan posisi miring dari konduktor terhadap poros adalah :
• Memperhalus suara pada saat motor berputar (memperkecil dengungan magnetis/suara
bising)
• Menghilangkan kecenderungan ”Lock atau mengunci” yang disebabkan karena interaksi
langsung antara medan magnit stator dan rotor.
30. 30
Pada motor-motor dengan kapasitas kecil, batang-batang konduktor di cor menjadi satu bagian
dengan alumunium alloy. Selain itu pula contoh lainnya adalah ada juga yang rotornya hanya berupa
besi masip tanpa satupun konduktor. Jenis seperti ini biasanya disebut sebagai ”Motor Arus
Eddy”.
b. Rotor Belitan (Wound Rotor)
Rotor yang terbuat dari laminasi-laminasi besi dengan alur-alur sebagai tempat meletakkan
belitan (kumparan) dengan ujung-ujung belitan yang juga terhubung singkat seperti gambar 2.8.
Gambar 2.29. Rotor berlian
Motor dengan jenis rotor belitan biasanya diperlukan pada saat pengasutan atau pengaturan kecepatan
dimana dikehendaki torsi asut yang tinggi
31. 31
Gambar 2.30. Jenis rotor sangkar dan belitan pada motor induksi 3 fasa
Belitan-belitan yang terpasang pada rotor telah diisolasi sebagaimana belitan yang terdapat
pada stator. Belitan yang ada pada rotor diletakkan juga pada alur-alur rotor dan pada setiap ujungnya
dihubungkan secara langsung pada cincin (slipring) yang posisinya dibagian depan dari rotor serta
menjadi satu dengan poros (gambar 2.6.). Belitan rotor ini di desain sama dengan kutub yang dimiliki
belitan statornya dan selalu dalam bentuk belitan 3 fasa sekalipun statornya hanya 2 fasa. Pengaturan
belitan/gulungan/kumparan dilakukan untuk masing-masing fase adalah sama. Sedangkan pada
ujung-ujung dari masing kumparan/fase yang keluar dihubungkan ke 3 buah cincin (slipring)
berdasarkan jumlah fasenya. Konstruksi slip ring terhubung secara langsung dengan masing-masing
sikat. Dengan demikian, maka pada jenis ini dapat dihungkan secara langsung ke ”Tahanan luar”
guna keperluan pengasutan. Pada gambar 2.7 dan 2.8 di bawah ini menunjukkan detail dari konstruksi
motor induksi dengan rotor sangkar dan rotor belitan termasuk bagian- bagiannya
Gambar 2.31. Konstruksi detail motor induksi dengan ”rotor sangkar”
32. 32
Gambar 2.32. Konstruksi detail motor induksi dengan ”rotor belitan”
2.15. Parts Lainnya Bagian lain, yang dibutuhkan untuk melengkapi
motor induksi adalah:
• Dua flensa di ujung untuk mendukung dua bantalan, satu di drive-end (DE) dan yang lainnya
di non drive-end (NDE).
• Dua bantalan untuk mendukung berputarnya poros, pada DE dan NDE.
• Poros baja untuk transmisi torsi ke beban.
• Kipas pendingin yang terletak di NDE untuk memberi pendinginan yang kuat untuk stator
dan rotor.
• Kotak terminal di atas atau kedua sisi untuk menerima sambungan listrik eksternal.
33. 33
Gambar 2.33. Komponen lainnya pada motor induksi
2.16. Aplikasi Motor Induksi Pada Elevator atau Lift
Salah satu jenis pesawat pengangkat yang berfungsi untuk membawa barang maupun
penumpang dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi ataupun sebaliknya. Adapun
jenis mesin lift dibagi menjadi dua yaitu mesin lift penumpang dan lift barang. Gerak kerja dari mesin
lift ini adalah dengan cara menaik turunkansangkar pada sebuah lorong lift dimana gerakannya
berasal dari putaran motor listrik. Konstuksi umum mesin lift/elevator berupa sebuah sangkar yang
dinaik turunkan oleh mesin pengangkat, dimana yang akan direncanakan disini adalah dua sangkar
tanpa penyeimbang(Counter Weight) yang mana apabila salah satu sangkar naik maka sangkar yang
satu lagi harus turun begitu pula untuk sebaliknya. Sangkar tersebut dijalankan pada rel-rel dengan
menggunakan alat penuntun sangkar yang terpasang tetap, hal ini dimaksudkan agar lift tersebut tidak
bergoyang pada saat berjalan.
34. 34
Gambar 2.34. Bagian- bagian elevator
1. Control System
2. Geared Machine
3. Primary Velocity Tranducer
35. 35
4. Governor
5. Hoisting Ropes
6. Roller Guide/ Guide Shoe
7. Secondary Possition Tranducer
8. Door Operator
9. Entrance Protection System
10. Load Weighing Tranducers
11. Car Safety Device
12. Traveling Cable
13. Elevator Rail
14. Counterweight
15. Compesation Ropes
16. Governor Tension Sheave
17. Counterweight Buffer
18. Car Buffer
Bagian-bagian diatas belum termasuk system control pada rangkaian elecktro penggatur arus listrik
pada elevator. Bagian-bagian rangkaian elektro pengatur arus listriknya adalah :
1. Motor Penggerak
36. 36
Gambar 2.35. Motor penggerak
Mesin penggerak ini menggunakan motor listrik tiga phase yang putarannya diteruskan
dengan transmisi roda gigi. Motor penggerak ini dilengkapi dengan rem magnet (magnetic brake)
yang berfungsi menahan motor ketika kereta elevator telah sampai pada lantai yang dituju, pergerakan
cepat atau lambatnya elevator diatur oleh PLC (Programable Logic Control) . Motor penggerak dalam
menarik dan menurunkan elevator menggunakan tali baja ( rope ) yang melingkar pada puli mesin (
sheave ).
2. Pulley
Sistem pulley dalam konstruksi mesin lift terdiri atas sistem tunggal dan majemuk.
3. Tali Baja
Tali baja berfungsi untuk meneruskan gerakan dari putaran puli ke gerakan naik turun sangkar
pertama dan sangkar kedua. Jumlah dan diameter tali baja ditentukan dari besarnya beban yang akan
diangkat.
4. Sangkar / Kereta
Sangkar adalah suatu tempat yang digunakan untuk mengangkut penumpang maupun barang.
sangkar elevator beroperasi pada ruang luncur dan menapak pada rail di kedua sisinya, pada sisi kanan
dan kiri terdapat pemandu rail ( sliding guide ) yang berfungsi memandu atau menapaki rail. Selain
pemandu rail ( sliding guide ) juga terdapat karet peredam ( silencer rubber ) yang berfungsi untuk
mengurangi kejutan ketika elevator berhenti maupun mulai start, selain itu pula terdapat pendeteksi
beban ( switch overload ) yang terdapat dibawah kereta elevator. Pada pintu kereta elevator juga
terdapat sensor gerak ( safety ray ) dan sensor sentuh (safety shoe) yang terpasang pada pintu kereta
dan berfungsi supaya untuk penumpang elevator tidak terjepit pintu elevator, didalam kereta elevator
juga terdapat tombol-tombol pemesanan lantai ( floor button ) yang akan dituju oleh pengguna
elevator. Kereta elevator memiliki pintu otomatis yang digerakkan oleh motor stepper yang bekerja
berdasarkan sinyal digital yang asalnya dari sensor kedekatan ( proximity ) yang berfungsi
menentukan level atau tidaknya lantai, setelah lantai dinyatakan level atau rata maka motor stepper
akan membuka pintu secara otomatis.
5. Bobot Penyeimbang (Counter Weight)
Penyeimbang (Counter Weight) dimaksudkan untuk mengimbangi dari berat sangkar
sehingga mesin tidak menahan beban yang tinggi. Pada umumnya berat penyeimbang sama dengan
berat maksimum sangkar ditambah 40% - 50% .
37. 37
6. Rem
Mesin lift dilengkapi dengan rel elektromagnetik tertutup. Yang paling umum adalah rem lift
terdiri dari perakitan kompresi pegas , sepatu rem dengan lapisan, dan perakitan sebuah solenoida .
Bila solenoida tidak berenergi, kekuatan pegas sepatu rem untuk mencengkeram drum rem yang
menimbulkan torsiatau tekanan pengereman. Magnet dapat mengerahkan gaya horizontal untuk
menahan rem terbuka dan kembali menutup saat tidak digunakan. Hal ini dapat dilakukan secara
langsung di salah satu lengan operasi atau melalui sistem linkage. Dalam kedua kasus, hasilnya adalah
sama. Saat diaktifkan pegas sepatu rem ditarik magnet menjauh dari poros drum rem bersamaan
dengan putaran mesin elevator tersebut.
7. Governor
Governor ini dihubungkan ke kereta dengan menggunakan tali baja pengaman. Tali pengaman
ini meneruskan gerakan dari kereta ke governer dan memutar roda governor. Apabila kecepatan
kereta melebihi kecepaan aman yang diijinkan, maka governor akan bekerja dengan cara sebagai
berikut :
a. Memutus jalur kontrol melalui saklar pembatas kecepatan.
b. Menjepit tali governor dan membuat rem pengaman bekerja
2.17. Perawatan
Hampir semua inti motor dibuat dari baja silikon atau baja gulung dingin yang dihilangkan
karbonnya, sifat-sifat listriknya tidak berubah dengan usia. Walau begitu, perawatan yang buruk
dapat memperburuk efisiensi motor karena umur motor dan operasi yang tidak handal. Sebagai
contoh, pelumasan yang tidak benar dapat menyebabkan meningkatnya gesekan pada motor dan
penggerak transmisi peralatan. Kehilangan resistansi pada motor, yang meningkat dengan kenaikan
suhu. Kondisi ambien dapat juga memiliki pengaruh yang merusak pada kinerja motor. Sebagai
contoh, suhu ekstrim, kadar debu yang tinggi, atmosfir yang korosif, dan kelembaban dapat merusak
sifat-sifat bahan isolasi; tekanan mekanis karena siklus pembebanan dapat mengakibatkan kesalahan
penggabungan. Perawatan yang tepat diperlukan untuk menjaga kinerja motor. Sebuah daftar periksa
praktek perawatan yang baik akan meliputi sebagai berikut.
1. Pemeriksaan motor secara teratur untuk pemakaian bearings dan rumahnya (untuk mengurangi
kehilangan karena gesekan) dan untuk kotoran/debu pada saluran ventilasi motor (untuk
menjamin pendinginan motor)
38. 38
2. Pemeriksaan kondisi beban untuk meyakinkan bahwa motor tidak kelebihan atau kekurangan
beban. Perubahan pada beban motor dari pengujian terakhir mengindikasikan suatu perubahan
pada beban yang digerakkan, penyebabnya yang harus diketahui.
3. Pemberian pelumas secara teratur. Fihak pembuat biasanya memberi rekomendasi untuk cara dan
waktu pelumasan motor. Pelumasan yang tidak cukup dapat menimbulkan masalah, seperti yang
telah diterangkan diatas. Pelumasan yang berlebihan dapat juga menimbulkan masalah, misalnya
90 minyak atau gemuk yang berlebihan dari bearing motor dapat masuk ke motor dan
menjenuhkan bahan isolasi motor, menyebabkan kegagalan dini atau mengakibatkan resiko
kebakaran.
4. Pemeriksaan secara berkala untuk sambungan motor yang benar dan peralatan yang digerakkan.
Sambungan yang tidak benar dapat mengakibatkan sumbu as dan bearings lebih cepat aus,
mengakibatkan kerusakan terhadap motor dan peralatan yang digerakkan.
5. Dipastikan bahwa kawat pemasok dan ukuran kotak terminal dan pemasangannya benar.
Sambungan-sambungan pada motor dan starter harus diperiksa untuk meyakinkan kebersihan
dan kekencangnya.
6. Penyediaan ventilasi yang cukup dan menjaga agar saluran pendingin motor bersih untuk
membantu penghilangan panas untuk mengurangi kehilangan yang berlebihan. Umur isolasi pada
motor akan lebih lama: untuk setiap kenaikan suhu operasi motor 10oC diatas suhu puncak yang
direkomendasikan, waktu pegulungan ulang akan lebih cepat, diperkirakan separuhnya.
39. 39
BAB III KESIMPULAN
1. a) Prinsip kerja motor induksi satu fasa dapat dijelaskan dengan menggunakan teori medan putar
silang (cross-field theory). Jika motor induksi satu fasa diberikan tegangan bolak-balik satu fasa
maka arus bolak-balik akan mengalir pada kumparan stator. Arus pada kumparan stator ini
40. 40
menghasilkan medan magnet dan Teori medan putar ganda (double revolving-field theory) adalah
medan magnet yang berpulsa dalam waktu tetapi diam dalam ruangan dapat dibagi menjadi dua
medan magnet, dimana besar kedua medan magnet ini sama dan berputar dalam arah yang
berlawanan.
b.) Motor induksi 3-fase dioperasikan pada sistem tenaga 3-fase dan banyak digunakan di dalam
berbagai bidang industri dengan kapasitas yang besar.
2. Pada umumnya semua peralatan listrik rumah tangga yang menggunakan motor listrik sebagai
penggerak adalah motor induksi 1 phase, karena langganan listrik PLN hanya 1 phase.
Sedangkan pada rumah2 mewah yg berlangganan listrik PLN 3 fasa pun, instalasinya di pecah
menjadi 1 fasa.
• Contoh barang2 dengan motor penggerak 1 Phase : Pompa air, kipas angin, kompresor
AC&kulkas, mixer, hair dryer, dsb.
• Motor Induksi 3 fasa umumnya dipakai pada Industri :
Contoh : Hoist Crane/alat angkat, kompresor AC & Chiller, motor2 produksi, conveyor,
pompa2 (air,minyak/hydrolik dsb), Taman Hiburan (penggerak kincir, sky lift dsb)
3. Pada motor induksi 1 fasa
a. Prinsip kerja
Misalkan kita memiliki sebuah motor induksi 1 fasa dimana motor ini disuplai oleh sebuah
sumber AC 1 fasa. Ketika sumber AC diberikan pada stator winding dari motor, maka arus dapat
mengalir pada stator winding. Fluks yang dihasilkan oleh sumber AC pada stator winding tersebut
disebut sebagai fluks utama. Karena munculnya fluks utama ini maka fluks medan magnet dapat
dihasilkan oleh stator.
Misalkan lagi rotor dari motor tersebut sudah diputar sedikit. Karena rotor berputar maka
dapat dikatakan bahwa konduktor pada rotor akan bergerak melewati stator winding. Karena
konduktor pada rotor bergerak relatif terhadap fluks pada stator winding, akibatnya muncul
tegangan ggl (gaya gerak listrik) pada konduktor rotor sesuai dengan hukum faraday. Anggap lagi
motor terhubung dengan beban yang akan dioperasikan. Karena motor terhubung dengan beban
maka arus dapat mengalir pada kumparan rotor akibat adanya tegangan ggl pada rotor dan
terhubungnya rotor dengan beban. Arus yang mengalir pada rotor ini disebut arus rotor. Arus rotor
ini juga menghasilkan fluks yang dinamakan fluks rotor. Interaksi antara kedua fluks inilah yang
menyebabkan rotor didalam motor dapat berputar sendiri. Perlu diingat bahwa pada kondisi awal
41. 41
diasumsikan rotor sudah diberi gaya luar untuk menggerakkan konduktor pada rotor, karena jika
tidak maka rotor akan diam terhadap fluks pada kumparan stator sehingga tidak terjadi tegangan
ggl pada kumparan rotor, sesuai dengan hukum faraday. b. Konstruksi
Terdapat 2 bagian penting pada motor induksi 1 fasa, yaitu: rotor dan stator. Rotor merupakan
bagian yang berputar dari motor dan stator merupakan bagian yang diam dari motor. Rotor
umumnya berbentuk slinder dan bergerigi sedangkan stator berbentuk silinder yang melingkari
seluruh badan rotor. Stator harus dilengkapi dengan kutub-kutub magnet dimana kutub utara dan
selatan pada stator harus sama dan dipasang melingkari rotor sebagai suplai medan magnet dan
kumparan stator untuk menginduksi kutub sehingga menciptakan medan magnet. Stator umumnya
dilengkapi dengan stator winding yang bertujuan membantu putaran rotor, dimana stator winding
dilengkapi dengan konduktor berupa kumparan. Selain itu, stator juga dilapisi dengan lamina
berbahan dasar silikon dan besi yang bertujuan untuk mengurangi tegangan yang terinduksi pada
sumbu stator dan mengurangi dampak kerugian akibat munculnya arus eddy (eddy current) pada
stator. Rotor umumnya dibuat dari alumunium dan dibuat bergerigi untuk menciptakan celah yang
akan diisi konduktor berupa kumparan.
Pada motor induksi 3 fasa
a. prinsip kerja
Prinsip kerja dari motor listrik 3 fasa ini sebenarnya sangat sederhana. Bila sumber tegangan
3 fase dialirkan pada kumparan stator, maka akan timbul medan putar dengan kecepatan tertentu.
Besarnya kecepatan tersebut dapat diukur menggunakan sebuah rumus Ns = 120 f/P. Dimana Ns
adalah kecepatan putar, f adalah frekwensi sumber, dan P adalah kutub motor.
Perlu diketahui bahwa medan putar stator akan memotong batang konduktor yang ada pada
rotor, sehingga pada batang konduktor dari rotor akan muncul GGL induksi. GGL akan
menghasilkan arus (I) serta gaya (F) pada rotor. Agar GGL induksi timbul, diperlukan perbedaan
antara kecepatan medan putar yang ada pada stator (ns) dengan kecepatan berputar yang ada pada
rotor (nr).
b. Konstruksi
Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian rotor
dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4
mm sampai 4 mm. Tipe dari motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi
dua macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor induksi yang memiliki rotor terbuat
42. 42
dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya dan rotor sangkar tupai (Squirrel- cage rotor) yaitu
tipe motor induksi dimana konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang
dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian
disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam terhubung singkat dengan batangan
logam yang lain.
43. 43
DAFTAR PUSTAKA
Academia.(2013). Makalah Mesin Induksi 3- Phasa.
https://www.academia.edu/8900519/MAKALAH_MESIN_INDUKSI_3-PHASA. (Diakses
pada 25 Oktober 2016)
Anonim. Mesin Induksi. https://www.digilib.unimus.ac.id/download.php?id=3841 (Diakses pada 25
Oktober 2016)
Kusumah, Inu.H. ( 2008 ). Diktat ( Bahan Ajar ) Teknik Listrik dan Elektronika.
Bandung : Universitas Pendidikan Indonesia.
PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ismail Muchsin, ST, MT
44. 44
LAMPIRAN
1. Motor induksi tiga phasa 2 kutub, dihubungkan dengan sumber 50 Hz. Tentukan kecepatan
sinkron dalam rpm?
2. Motor induksi 3 phasa 4 kutub dihubungkan ke sumber 50 Hz. Rotor bekerja pada 1455
rpm pada waktu fulload. Tentukan a). Kecepatan sinkron dan b). Slip pada waktu full load?
