JENIS DAN KARAKTERISTIK MOTOR LISTRIK

JENIS DAN KARAKTERISTIK MOTOR LISTRIK - Menjelaskan jenis motor dc dan AC dengan tepat, menjelaskan prinsip kerja motor listrik dengan benar, menjelaskan prinsip kerja motor induksi 1 fasa, menjelaskan prinsip kerja motor induksi 3 fase.

JENIS DAN KARAKTERISTIK MOTOR LISTRIK

Gambar 1.1. Motor Listrik

Tahukah Anda apa itu motor listrik? Sejak diketemukan dan dikembangkannya motor listrik, sangat berguna dan dibutuhkan dalam dunia modern seperti sekarang ini. Motor listrik digunakan sebagai tenaga penggerak yang cukup banyak dipakai dalam instalasi rumah tangga, industri dan transportasi. Motor listrik banyak digunakan karena harganya sangat murah dan relatif mudah pengoperasiannya.

A. Pengertian Motor Listrik

Motor listrik adalah suatu peralatan yang merubah energi listrik menjadi energi gerak. Menurut Lorentz ketika sebuah kawat dengan panjang l dialiri arus sebesar I dan diletakkan pada suatu medan magnet sebesar B, maka akan timbul gaya Lorentz pada kawat tersebut. Dengan mengombinasikan gaya Lorentz dan definisi arus listrik, maka dapat dihitung besarnya gaya Lorentz pada kawat yang lurus yaitu:

\[\\F_{Lorenzt} = \beta \ I \ L \times \ Sin_{a}\]

Dimana:

l = panjang kawat (m)

I = Kuat arus yang mengalir pada kawat (A)

B = Kuat medan magnet (Tesla)

a = sudut yang dibentuk oleh B dan I

Jika arah arus listrik tegak lurus dengan arah medan magnet, maka gaya Lorentz yang terjadi akan maksimal ( ). Inilah keadaan yang biasanya selalu dikondisikan secara nyata yakni agar gaya Lorentz dapat selalu maksimal, medan magnet dikondisikan selalu tegak lurus dengan arus listrik yang mengalir.

Arah gaya Lorentz dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan pada gambar 1.2:

\[\\F_{Lorenzt} = \beta \ I \ L \]

Gambar 1.2. Kaidah Tangan Kanan

Sumber: Dokumen Pribadi

Bila sebuah penghantar (kawat) berada diantara kutub N dan kutub S pada magnet permanen kemudian kawat tersebut dialiri arus listrik maka garis gaya magnet yang terbentuk pada bagian atas kawat akan lebih kecil karena arah fluks magnet dari magnet permanen dengan arah fluks magnet yang dihasilkan oleh arus listrik pada kawat berlawanan arah.

Namun sebaliknya, garis gaya magnet pada bagian bawah kawat akan lebih besar karena arah dari fluks magnet permanen dan arah fluks magnet yang dihasilkan oleh arus listrik pada kawat arahnya sama. Oleh sebab itu, kawat tersebut akan terdorong kea rah atas, gaya yang mendorong ke atas ini disebut dengan gaya elektromagnetik. Arah dari gaya elektromagnetik ini dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kiri fleming seperti ditunjukkan pada gambar 1.3.

Gambar 1.3. Kaidah tangan kiri Fleming

Sumber: dokumen pribadi

B. Macam–Macam Motor Listrik

Berdasarkan sumber tegangannya, motor listrik dibagi menjadi:

1. Motor arus searah (DC Direct Current)

Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang mengubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis. Pada prinsip pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.

Gambar 1.4. Motor Direct Current

Sumber: http:/ / zonaelektro.net/ motor-dc/

Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik.

Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen.

a. Motor Sumber Daya Terpisah/ separately excited

Jika arus medan disuplai dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/ separately excited.

b. Motor Shunt/ Self Excited

Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dynamo. Oleh karena itu, total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

Berikut tentang kecepatan motor shunt:

Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torque tertentu setelah kecepatannya berkurang), Oleh karena itu, cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.
Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).

c. Motor Seri

Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan motor seri:

Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM
Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tidak terkendali. Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi.

d. Motor Kompon/ Gabungan

Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dinamo. Sehingga, motor kompon memiliki torsi penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torsi penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini.

2. Motor arus bolak-balik (AC-Alternating Current)

Motor arus bolak-balik (motor AC) adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah energi listrik arus bolak-balik menjadi energi gerak atau energi mekanik berupa putaran rotor.

a. Motor Tiga Fasa

1) Motor Sinkron

Motor Sinkron adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mesin sinkron mempunyai kumparan jangkar pada stator dan kumparan medan pada rotor. Kumparan jangkarnya berbentuk sama dengan mesin induksi, sedangkan kumparan medan mesin sinkron dapat berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder).

Arus searah (DC) untuk menghasilkan fluks pada kumparan medan dialirkan ke rotor melalui cincin dan sikat. Jadi kontruksi motor sinkron ini adalah sama dengan generator sinkron, bedanya hanya bahwa generator sinkron rotornya diputar untuk menghasilkan tegangan, sedangkan motor sinkron statornya diberi tegangan agar rotornya berputar.

Gambar 1.5. Motor Sinkron

Sumber: https:/ / zonaelektro.net/ motor-ac/ motor-ac-sinkron/

2) Motor Asinkron (Induksi)

Motor Induksi berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang berupa tenaga putar. Motor Induksi terdiri dari dua bagian yang sangat penting yaitu stator atau bagian yang diam dan rotor atau bagian berputar. Pada motor AC, kumparan rotor tidak menerima energi listrik secara langsung, tetapi secara induksi seperti yang terjadi pada energi kumparan transformator.

Oleh karena itu, motor AC dikenal dengan motor induksi. Dilihat dari kesederhanaannya, konstruksinya yang kuat dan kokoh serta mempunyai karakteristik kerja yang baik, motor induksi tiga fasa yang cocok dan paling banyak digunakan dalam bidang industri.

a) Motor Induksi 3 Fasa

Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan arus tiga fasa yang seimbang. Motor induksi 3 fasa memiliki kemampuan daya yang tinggi, memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai), dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh: pompa, kompresor, belt Conveyor, jaringan listrik, dan grinder. Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.

Gambar 1.6. Motor Induksi 3 fasa

Sumber: http:/ / www.info-elektro.com/ 2017/ 05/ teori- dasar-motor-listrik-3-fasa.html

Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa 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.

Gambar 1.7. Arus pada Kabel menghasilkan Fluks Magnet

Sumber: https:/ / www.learnengineering.org/

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.

Gambar 1.8. Berputarnya Medan Magnet akibat Arus 3 Fasa pada Rangkaian

Sumber: https:/ / www.learnengineering.org/

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.

Gambar 1.9. Gaya timbul akibat dari hukum Lorentz

Sumber: https:/ / www.learnengineering.org/

Penggunaan motor induksi yang banyak dipakai di kalangan industri mempunyai keuntungan sebagai berikut.

Bentuknya yang sederhana dan memiliki konstruksi yang kuat;
Harga relatif murah dan dapat diandalkan;
Efisiensi tinggi pada keadaan berputar normal, tidak memerlukan sikat sehingga rugi–rugi daya yang dari gesekan dapat dikurangi; dan
Perawatan waktu mulai beroperasi tidak memerlukan starting tambahan khusus dan tidak harus sinkron.

b) Motor Induksi Satu fasa

Prinsip Kerja Motor Induksi 1 Fasa

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.

Gambar 1.10. Dampak adanya arus pada stator

Sumber: https:/ / www.insinyoer.com/ prinsip-kerja-motor- induksi-1-fasa/

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 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.

Gambar 1.11. Putaran pada rotor akibat fluks.

Sumber: https:/ / www.insinyoer.com/ prinsip-kerja-motor- induksi-1-fasa/

Sebelumnya, telah dibahas mengenai adanya arus stator yang mengakibatkan munculnya arus pada rotor karena hukum faraday. Masing-masing arus menghasilkan fluks yang mempengaruhi rotor.

Bagaimana fluks tersebut mempengaruhi kecepatan putaran rotor akan dibahas pada paragraf ini. Arus stator akan menghasilkan fluks utama, sedangkan arus pada rotor menghasilkan fluks pada rotor. Masingmasing fluks ini akan mempengaruhi arah putaran rotor, hanya saja arah keduanya berlawanan.

Sesuai hukum lorentz, apabila kita memiliki sebuah kabel yang dialiri arus dan terdapat fluks medan magnet disekitar kabel tersebut maka akan terjadi gaya pada kabel tersebut. Karena besarnya fluks pada stator dan rotor relatif sama maka gaya yang dihasilkan juga sama.

Namun karena arah gaya yang berbeda mengakibatkan rotor tidak berputar akibat kedua gaya yang saling menghilangkan. Hal ini juga yang mengakibatkan motor induksi perlu diputar sedikit, agar salah satu gaya yang dihasilkan oleh fluks lebih besar daripada yang lainnya sehingga rotor dapat berputar.

Jenis-jenis motor induksi 1 fasa

Motor induksi 1-fasa biasanya tersedia dengan daya kurang dari 1 HP dan banyak digunakan untuk keperluan rumah tangga dengan aplikasi yang sederhana, seperti kipas angin motor pompa dan lain sebagainya.

Didasarkan pada cara kerjanya, maka motor ini dapat dikelompokan sebagai berikut:

(1) Motor fase belah/ fase bagi (split phase motor)

Motor fase belah mempunyai kumparan utama dan kumparan bantu yang tersambung paralel dan mempunyai perbedaan fasa antara keduanya mendekati 90° listrik. Gambaran konstruksi dan bentuk rangkaian sederhana pemasangan kumparannya.

Gambar 1.12. Bentuk konstruksi dan hubungan kumparan motor induksi fase belah

Sumber: https:/ / sisfo.itp.ac.id/ bahanajar/ BahanAjar/ ZurimanAnthony/

Gambar 1.12 memperlihatkan letak kumparan utama dan kumparan bantu yang diatur berjarak 90° listrik, dan memperlihatkan hubungan arus dan tegangan yang terjadi pada kumparan motor induksi fasa belah. Di dalam prakteknya diusahakan antara arus kumparan bantu dan kumparan utamanya berbeda fasa mendekati 90° listrik.

Dengan cara ini, maka kumparan motor menjadi seolaholah seperti motor induksi dua fase yang akan dapat menghasilkan medan magnet yang seolah-olah berputar sehingga motor induksi ini dapat berputar sendiri (self starting). Pada motor fase belah, “kumparan utama” mempunyai tahanan murni rendah dan reaktansi tinggi, sebaliknya “kumparan bantu” mempunyai tahanan murni yang tinggi tetapi reaktansinya rendah.

Tahanan murni kumparan bantu dapat dipertinggi dengan menambah R yang disambung secara seri (disebut motor resistor) dengan menggunakan kumparan kawat yang diameternya sangat kecil. Bila pada kumparan bantu diberi kapasitor, maka motor ini disebut motor kapasitor (capacitor motor).

Motor fase belah ini biasanya sering disebut motor resistor, sedangkan untuk motor kapasitor jarang disebut sebagai motor fase belah karena walaupun prinsipnya adalah membagi dua fasa tetapi nilai perbedaan fasanya hampir mendekati 90°, sehingga kerjanya mirip dengan motor induksi 2-fasa dan umumnya disebut motor kapasitor.

Untuk memutuskan arus, kumparan bantu dilengkapi dengan saklar pemutus ‘S’ yang dihubungkan seri terhadap kumparan bantu. Alat ini secara otomatis akan memutuskan setelah motor mencapai kecepatan 75% dari kecepatan penuh.

Pada motor fase belah yang dilengkapi saklar pemutus kumparan bantu biasanya yang dipakai adalah saklar sentrifugal. Khusus untuk penerapan motor fase belah ini pada lemari es biasanya digunakan rele.

(2) Motor Kapasitor

Motor kapasitor merupakan bagian dari motor fasa belah, namun yang membedakan kedua motor tersebut adalah pada saat kondisi start motor. Motor kapasitor ini menggunakan kapasitor pada saat startnya yang dipasang secara seri terhadap kumparan bantu. Motor kapasitor ini umumnya digunakan pada kipas angin, kompresor pada kulkas (lemari es), motor pompa air, dan sebagainya. Bentuk fisik motor ini diperlihatkan pada Gambar 1.13.

Gambar 1.13. Bentuk motor kapasitor

Sumber: https:/ / sisfo.itp.ac.id/ bahanajar/ BahanAjar/ ZurimanAnthony/

Berdasarkan penggunaan kapasitor pada motor kapasitor, maka motor kapasitor ini dapat dibagi dalam hal sebagai berikut di bawah ini.

(a) Motor kapasitor start (capacitor start motor)

Pada motor kapasitor, pergeseran fase antara arus kumparan utama (Iu) dan arus kumparan bantu (Ib) didapatkan dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang seri terhadap kumparan bantunya seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.14.

Gambar 1.14. Rangkaian motor kapasitor start

Sumber: dokumen pribadi

Motor kapasitor start merupakan motor fase belah tetapi pada saat distart perbedaan fase antara kedua arus diperoleh melalui sebuah kapasitor yang dipasang seri dengan kumparan bantu. Dengan adanya kapasitor, diperoleh torsi awal yang lebih besar jika dibandingkan dengan motor fase belah. Motor kapasitor start banyak digunakan terutama: fan, AC, pompa, peralatan pendingin, mesin cuci, dan penggerak kompresor.

(b) Motor kapasitor run dan jalan (capacitor start-capacitor run motor)

Pada dasarnya motor ini sama dengan capasitor start motor, hanya saja pada motor jenis ini kumparan bantunya mempunyai 2 macam kapasitor dan salah satu kapasitornya selalu dihubungkan dengan sumber tegangan (tanpa saklar otomatis).

Motor ini menggunakan nilai kapasitansi yang berbeda untuk kondisi start dan jalan. Dalam susunan pensaklaran yang biasa, kapasitor start yang seri dengan saklar start dihubungkan secara paralel dengan kapasitor jalan dan kapasitor yang diparalelkan itu diserikan dengan kumparan bantu.

Penggunaan kapasitor start dan run/ jalan yang terpisah memungkinkan perancangan motor memilih ukuran optimum, yang menghasilkan kopel start yang sangat baik. Tipe kapasitor yang digunakan pada motor kapasitor ini adalah tipe elektrolit dan tipe berisi minyak. Rancangan motor ini biasanya hanya digunakan untuk penggunaan motor satu fasa yang lebih besar dimana khususnya diperlukan untuk kopel start yang tinggi.

Keuntungan dari motor jenis ini adalah:

((1)) Mempertinggi kemampuan motor dari beban lebih;

((2)) Memperbesar cos (faktor daya);

((3)) Memperbesar torsi start; dan

((4)) Motor bekerja lebih baik (putaran motor halus).

Motor jenis ini bekerja dengan menggunakan kapasitor dengan nilai yang tinggi (besar) pada saat startnya, dan setelah rotor berputar mencapai kecepatan 75% dari kecepatan nominalnya, maka kapasitor startnya dilepas dan selanjutnya motor bekerja dengan menggunakan kapasitor run dengan nilai kapasitor yang lebih rendah (kapasitas kecil) agar motor dapat bekerja dengan lebih baik.

Gambar 1.15. Rangkaian motor kapasitor start/ run

Sumber: dokumen pribadi

Motor kapasitor start/ run dapat dirancang untuk menurunkan beban penuh dan efisiensi yang lebih tinggi. Hal ini dapat menangani aplikasi untuk motor fase tunggal. Contoh motor kapasitor start/ run adalah kompresor udara, tekanan tinggi pompa air, pompa vakum dan torsi tinggi lainnya aplikasi yang memerlukan 1-10 hp.

(c) Motor kapasitor tetap/ permanent capasitor motor

Pada motor ini terdapat kapasitor yang dipasang tetap sebagaimana yang dapat dilihat pada gambar di atas Torsi awal motor kapasitor sangat sukar diukur. Namun denikian, terdapat suatu pendekatan untuk menafsirkan besarnya torsi awal tersebut. Misalnya, untuk memperoleh jumlah putaran motor yang sangat lambat dibutuhkan sumber V1dan menghasilkan torsi keluaran T1, maka untuk tegangan sumber V2, torsi awal motor dapat ditafsirkan dengan perhitungan sebagai berikut.

\[T_{start \ pada \ T2}= \frac{V_{2}^{2}}{V_{1}}\times T_{1}\]

Gambar 1.16. Rangkaian motor kapasitor tetap/ permanen

Sumber: dokumen pribadi

(d) Motor kutub bayangan (Shaded Pole Motor)

Motor kutub bayangan (Shaded pole) ini menggunakan kutub magnet stator yang dibelah dan diberi cincin pada bagian kutup yang kecil yang disebut kutub bayangan, dan sisi kutub yang besar disebut kutub pokok (Un shaded pole) dengan rotor yang biasa digunakan adalah rotor sangkar tupai seperti yang diperlihatkan pada Gambar 1.17. Motor kutub bayangan ini biasanya diterapkan untuk kapasitas yang kecil dan sering dijumpai pada motor-motor kipas angin yang kecil.

Gambar 1.17. Kutub utama dan kutub bayangan motor shaded pole

Sumber: dokumen pribadi

Gambar 1.17 menunjukkan sebuah kutub dari motor shaded pole, kira-kira 1/3 dari kutub diberi alur yang selanjutnya dilingkari (diberi cincin) dengan satu lilitan hubung singkat dan dikenal dengan kumparan bayangan (shading coil). Kutub yang diberi cincin ini dikenal dengan nama kutub bayangan.

Medan putar yang dihasilkan motor shaded pole karena adanya induksi pada cincin, hubung singkat yang terdapat pada kutub bayangan berasal dari pengaruh induksi magnet pada kutup yang lainya, sehingga motor ini menghasilkan fluks magnet yang berputar. Bentuk dan rangkaian motor shaded pole dapat dilihat pada Gambar 1.18 dan 1.19

Gambar 1.18. Bentuk motor shaded pole

Sumber: https:/ / sisfo.itp.ac.id/ bahanajar/ BahanAjar/ ZurimanAnthony/

Gambar 1.19. Rangkaian motor shaded pole Sumber: dokumen pribadi

Gambar 1.20. Kurva perbandingan karakteristik motor motor induksi 1- fasa

Sumber: dokumen pribadi

c) Motor Non-induksi satu fasa

(1) Motor Universal

Motor universal merupakan suatu motor seri yang mempunyai kemampuan untuk bekerja dengan sumber tegangan AC ataupun DC. Hal ini disebabkan sudut moment kaks dibuat tetap oleh kedudukan sikat dan biasanya pada nilai optimum 90°. Daya motor universal umumnya berkisar antara 10 sampai 300 Watt.

Motor universal termasuk dalam motor 1 fasa karena pada motor tersebut dimasukan tegangan satu fase. Namun dalam praktik, sering dijumpai motor satu fase dengan lilitan 2 fase. Hal ini karena didalam motor satu fase lilitan statornya terdiri atas 2 jenis lilitan, yaitu lilitan utama dan lilitan bantu.

Kedua jenis lilitan tersebut dibuat sedemikian rupa sehingga arus yang mengalir pada masing-masing lilitan mempuanyai perbedaan fasa. Dengan kata lain, arus yang mengalir pada lilitan utama dan lilitan bantu tidak sefasa.

(a) Karakteristik motor universal

Motor universal mempunyai karakteristik seri karena berputar pada kecepatan rata-rata. Bila bebannya juga rata-rata, dan apabila bebannya dikurangi, maka kecepatannya akan naik.

Motor ini mempunyai sifat sifat-sifat yang sama seperti motor DC seri. Pada pembebanan ringan motor berputar dengan cepat dan menghasilkan kopel yang kecil. Tetapi pada keadaan pembebanan yang berat, maka motornya berputar secara perlahan-lahan dengan torsi yang besar. Jadi, motor mengatur kecepatannya sesuai dengan beban yang dihubungkan ke motor tersebut. Motor jenis ini banyak ditemui antara lain pada: dinamo mesin jahit rumah, mesin bor, mixer, dan lainnya.

Gambar 1.21. Karakteristik kecepatan motor universal

Sumber: dokumen pribadi

Untuk motor yang sama bila dihubungkan sumber tegangan AC umumnya didapatkan putaran lebih tinggi. Putaran motor universal biasanya tinggi, apalagi dalam keadaan tanpa beban (lihat Gambar 1.21). Biasanya motor universal dihubungkan langsung dengan beban sehingga putaran motor yang tinggi bisa berkurang dengan pembebanan tersebut, persamaan torsinya adalah:

\[T = k \ I_{a} \ \phi\]

dengan:

T = momen koperl (Nm)

k = angka konstanta perbandingan

Ia = arus jangkar

(ϕ)= fluks magnet (kg/ A.s2 atau Tesla)

(a) saat ½ periode positip

(b) saat ½ periode negatif

Bila motor dihubungkan dengan sumber tegangan AC, pada saat ½ periode positif (Gambar1.21a), motor berputar berlawanan dengan arah putaran jarum jam. Pada ½ periode negatif (Gambar1.22b), dan menurut “hukum tangan kiri” dinyatakan: apabila tangan kiri terbuka diletakkan diantara kutub U dan S, maka garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus telapak tangan kiri dan arus didalam kawat mengalir searah dengan arah keempat jari, sehingga kawat tersebut akan mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan ibu jari, seperti terlihat pada Gambar 1.23.

Gambar 1.23. Hukum tangan kiri

Sumber: dokumen pribadi

Motor tetap berputar berlawanan dengan arah putaran jarum jam, karena perubahan arah arus pada kumparan penguat bersamaan dengan perubahan arah arus pada rotor. Dalam hal ini arus jangkar menjadi negatif (-Ia) dan fluks magnet menjadi (- ). Jadi T = k (-Ia) (- ) nilainya tetap sama dengan keadaan pertama (positif). Dengan demikian, meskipun dihubungkan dengan sumber tegangan AC, arah putaran tidak berubah.

Bila arus bolak balik diberikan pada motor universal, kuat medan stator dan rotor akan berubah-ubah dalam fasa waktu yang tepat. Keduanya akan berubah arah pada saat yang sama, akibatnya torsi akan selalu pada arah yang sama meskipun terjadi pembentukan sinyal magnetis dua kali frekuensi jala-jala listrik. Torsi rata-rata akan dihasilkan, dan penampilan motor universal AC umumnya akan serupa dengan motor universal jenis DC.

(b) Pengaturan putaran motor universal

Pengaturan kecepatan pada motor universal dengan cara mengatur besar tegangan yang diberikan kepada motor tersebut. Motor ini merupakan motor yang dapat bekerja dengan sumber tegangan AC ataupun DC sehingga pengaturan tegangan dapat dilakukan dengan dua sistem yaitu pengaturan dalam bentuk tegangan sumber AC dan DC. Semakin besar tegangan yang diberikan ke motor ini, semakin besar kecepatan putarnya. Sebaliknya semakin kecil tegangan yang diberikan semakin lambat pula kecepatannya. Pengaturan kecepatan motor ini menggunakan thyristor untuk mengatur tegangannya.

Pilihlah salah satu jawaban pertanyaan di bawah ini! yang Anda anggap benar.

1. Sebuah motor DC mempunyai kerapatan medan magnet 0,8 T. Di bawah pengaruh medan magnet terdapat 400 kawat penghantar dengan arus 10A. Jika panjang penghantar seluruhnya 150 mm, tentukan gaya yang ada pada armature …

A. 150 Ws/ m.

B. 180 N

C. 400 Ws/ m

D. 480 N

2. Berikut merupakan jenis motor listrik DC yang mempunyai karakteristik motor penguat sendiri adalah, kecuali …

A. Motor DC shunt

B. Motor DC penguat terpisah

C. Motor DC compound

D. Motor DC seri

3. Diketahui: U = 380/ 220V, Y/ Δ, n = 1410 rpm, Cos phi = 0.85, I = 2,3 A, P = 0,8 KW. Berapa besar daya motor tersebut …

A. P = 611 W

B. P = 800 W

C. P = 1058 W

D. P = 1512 W

4. Di bawah ini! termasuk motor 1 fasa adalah …

A. Motor komutator

B. Motor shunt

C. Motor compound

D. Motor seri

5. Berikut merupakan salah satu kelebihan motor DC jika dibandingkan dengan motor AC adalah …

A. Untuk aplikasi kecepatan tinggi

B. Perawatan cukup ekstra

C. Torka awalnya besar

D. Aplikasi dayanya besar

6. Diketahui: n = 1500 rpm, f = 50 Hz. Berapakah jumlah pasang kutub motor tersebut …

A. 3

B. 1

C. 5

D. 4

7. Isolasi motor diklasifikasikan dengan huruf sesuai dengan kemampuannya terhadap suhu untuk bisa bertahan tanpa mengakibatkan penurunan karakteristik. Berapa suhu maksimal motor dengan klasifikasi isolator F…

A. 105 °C

B. 125 °C

C. 135 °C

D. 90 °C

8. Perhatikan rangkaian motor induksi satu fasa di bawah ini!!

Nama rangkaian motor induksi satu fasa diatas adalah:

A. Capasitor Run

B. Capasitor start

C. Shaded pole

D. Resistance start

9. Nilai yang setara dengan 1 HP pada satuan kapasitas tenaga motor listrik sesuai dengan standart NEMA adalah …

A. 866 Watt

B. 670 Watt

C. 784 Watt

D. 746 Watt

10. Berdasarkan pembagian duty cycle menurut IEC, motor yang dioperasikan dengan beban tetap dengan waktu tidak lama untuk mencapai temperatur equillibriumnya, kemudian periode istirahat cukup lama sama dengan mencapai temperature ambient, disebut …

A. Intermittent periodic duty with starting

B. Constant duty

C. Continous duty

D. Short–time–duty

Kunci Jawaban Jawaban soal pilihan ganda jenis dan karakteristik motor listrik.

1. D

2. C

3. B

4. B

5. C

6. A

7. A

8. B

9. D

10.D

RANGKUMAN

Motor listrik adalah suatu peralatan yang merubah energi listrik menjadi energi gerak.
Berdasarkan sumber tegangannya, motor listrik dibagi menjadi:

Motor arus searah (Direct Current) adalah mesin yang mengubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanis.

Motor Shunt/ Self Excited
Motor Sumber Daya Terpisah/ separately excited
Motor Seri
Motor Kompon/ Gabungan

Motor arus bolak-balik (motor AC) adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah energi listrik arus bolak-balik menjadi energi gerak atau energi mekanik berupa putaran rotor.

Motor Sinkron
Motor Asinkron (Induksi)
Motor non-induksi satu fasa

Motor induksi (Asinkron) terdiri dari:

Motor induksi 3 fasa
Motor induksi 1 fasa

Motor fasa belah/ fasa bagi (split phase motor)
Motor Kapasitor

Motor Kapasitor terdiri dari:

Motor kapasitor start
Motor kapasitor run dan jalan
Motor kapasitor tetap
Motor kutub bayangan

Demikian pembahasan jenis jenis motor listrik, karakteristik motor listrik yang bisa kami paparkan kepada sobat semuanya. Semoga tulisan ini bisa membantu.

David Sigalingging, S.Pd

JENIS DAN KARAKTERISTIK MOTOR LISTRIK