Jenis-jenis Motor Listrik dan Bagian-bagiannya

 Jenis-jenis Motor Listrik

Berdasarkan sumber tegangannya motor listrik dibedakan menjadi dua, yaitu :

a.  Motor arus Searah

b.  Motor arus Bolak-balik

Jenis dari motor arus searah antara lain :

a.  Motor Seri

b.  Motor Shunt

c.  Motor Kompon

-    Motor kompon panjang

-    Motor kompor pendek

Jenis dari motor arus bolak-balik antara lain :

a.  Motor Synchron

b.  Motor Asynchron ( Induksi )

Khusus untuk motor arus bolak-balik berdasar jumlah phasa dibedakan menjadi dua :

a.    Motor 1 phasa

b.    Motor 3 phasa

Kontruksi dan Bagian-bagian Motor Listrik

Motor listrik terdiri clan 2 bagian utama, yaitu :

a.         Stator       : merupakan bagian dari motor listrik yang tetap (tidak bergerak).

b.        Rotor        : merupakan bagian dari motor listrik yang bergerak / berputar

Berdasarkan konstruksinya stator terdiri dari bagian-bagian antara lain : Inti stator, Rangka (body) Kumparan stator seperti diperlihatkan pada gambar dibawah.

kontruksi motor induksi

Sedangkan jenis rotor dibedakan menjadi :

 Rotor sangkar (Squirrel Cage)

rotor sangkar (dokumen Pribadi)

Rotor lilit (Wound rotor)

Motor Rotor Sangkar Asyncron 3 Phasa

    Khusus untuk konstruksi motor arus searah (dc), dimana motornya harus mendapatkan sumber arus searah, maka selain inti kumparan (stator dan rotor) bagian utama dari motor dc, komutator dan sikat arang yang merupakan media penghubng sumber arus searah dengan kumparan jangkar (armature).

 

Konstruksi motor arus arus searah (DC)

Sedangkan konstruksi sikat arang/ brush, komutator dan rotor diperlihatkan pada gambar 

pendahuluan 

    Motor listrik adalah mesin yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Prinsip kerjanya berdasarkan hukum gaya lorenz dan kaiadah tangan kiri Fleming, yang menyatakan bahwa: Apabila sebatang konduktor yang dialiri arus listrik ditempatkan didalam medan magnit maka konduktor tersebut akan mengalami gaya,

Batang Penghantar yang dialiri Arus Listrik

Arah dari gaya yang dialami oleh konduktor tersebut ditunjukan oleh kaidah tangan kiri Fleming. Gaya tersebut dialami oleh setiap batang konduktor pada rotor, sehingga menghasilkan putaran dengan torsi yang cukup untuk memutarkan beban yang dikopel dengan motor. Kecepatan putaran dan besarnya torsi jualah yang menentukan sesuatu motor itu sesuai untuk pekerjaan.

Gambar A

Gambar B

Gambar C

Gambar A,B,C Simulasi Kerja Motor DC

Torsi

Besarnya gaya yang di hasilkan pada konduktor yang di aliri arus listrik dan berada dalam medan magnet dinyatakan dengan 

Arus Motor DC

Magnet Motor DC

Torsi Motor DC

 MOTOR DC DAN KARAKTERISTIK

 

Motor DC dengan Penguat Terpisah

Motor DC dengan jenis ini, penguat magnetnya mendapat arus dan sumber tersendiri dan terpisah dengan sumber arus ke rotor. Sehingga arus yang diberikan untuk jangkar dengan arus yang diberikan untuk penguat magnet tidak terikat satu sama lain secara kelistrikan. 

Externally - Excited DC Motor

     Motor DC Dengan Penguat Sendiri

 Motor jenis ini penguat magnitnya mendapat arus dari sumber yang sama dengan arus yang diberikan pada jangkar. Jadi medan magnitnya tersambung paralel atau seri dengan jangkar.

Motor Shunt.

   Belitan medan motor shunt tersambung paralel dengan jangkar, sehingga apabila tegangan sumber konstan, maka kuat medan magnit motor ini konstan.

DC Shunt Motor: Schematic and Wiring Diagram

Motor Shunt pada umumnya berdaya kecil. Motor Shunt dengan daya besar penggunaannya tidak banyak, tetapi tetap ada, karena motor shunt mempunyai putaran hampir konstan.

 Pada keadaan operasi normal pada umumnya kecepatan motor diatur dengan shunt regulator, dan cara mengatur putaran atau membalik putaran serta karakteristik ditunjukkan pada gambar. Sesuai dengan karakteristiknya, motor shunt baik dipakai untuk pekerjaan yang memerlukan kecepatan putaran hampir konstan seperti conveyor, lift dan sebagainya

Motor Seri.

Pada motor ini, jangkar dan kumparan medan magnetnya dihubungkan dalam rangkaian seri dengan sumber tegangan.

DC Series Motor: Schematic and Wiring Diagram

Motor seri mempunyai perubahan kecepatan yang cukup besar sejalan dengan pertambahan bebannya. Pada beban besar, arus jangkar dan arus medan magnit berkurang, sehingga kecepatan putaran tinggi.

Pada motor seri ukuran besar, jangan menjalankan motor seri tanpa dibebani, karena putarannya akan tinggi sekali dan dapat menyebabkan kerusakan pada motor. Jadi motor seri harus selalu tersambung pada beban tetap tertentu untuk menghindari dari hilang sama sekalinya beban mekanik motor.

 Dengan sifat-sifatnya seperti ditunjukan pada gambar diatas, motor seri sebaiknya dipakai untuk kereta listrik, Crane, Elevator, motor stater mobil dan sebagainya.

Motor Compound

Motor Compound merupakan gabungan sifat dari motor shunt dan motor seri, ada dua jenis motor Compound yaitu

 Motor Compound Komulatif (Compound Pendek)          

Motor Compound Diferensial (Compound Panjang).

Jenis yang banyak dipakai adalah motor Compound kumulatif

DC Compound Motor Differential Schematic and Wiring Diagram

Compound Panjang / Differencial & B Compound Pendek / Komulatif

Compound Motor DC

Karakteristik Motor DC

    

  MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Motor yang paling banyak dipakai di industri adalah jenis motor induksi. Motor Induksi terdiri dari stator dengan tiga kumparan yang ditempatkan secara simetris pada alur-alurnya. Disebut motor induksi karena arus yang mengalir pada rotor adalah arus induksi sebagai akibat dari timbulnya GGL induksi pada konduktor-konduktor pada rotor yang disebabkan medan putar stator. Ada dua jenis motor induksi tiga fasa yang banyak dipakai di industri yaitu jenis rotor sangkar (squirrel cage) dan rotor lilit (wound rotor) yang disebut motor slip-ring.

           Karakteristik Motor Induksi

Motor Rotor Sangkar

      Bila daya pertama kali diberikan pada motor dalam keadaan diam, stator bereaksi sebagai lilitan primer transformator dengan menghasilkan fluks magnit yang berputar dengan kecepatan sinkron. Rotor yang menjadi kumparan sekunder dihubung singkat, akan mengalir arus sirkulasi yang tinggi dan sebagai akibatnya arus start pada stator juga tinggi. Setelah rotor berputar searah dengan putaran medan stator, selisih putaran antara rotor dengan medan putar stator menjadi kecil, menyebabkan arus sirkulasi rotor turun dan arus stator juga berkurang. Hubungan antara arus stator dan kecepatan putaran rotor ditunjukan pada gambar kurva karekteristik motor sangkar Arus sesaat pada rotor dipengaruhi oleh frekuensi suplai, tahanan dan induktansi rotor adalah impedansi rotor yang menjadi faktor yang membatasi besarnya arus rotor.

Motor Sangkar

gambar kurva karekteristik motor sangkar

    Karena pada motor frekuensi rotor akan berubah saat kecepatan motor berubah, maka sebagai konsekuensinya torsi yang dihasilkan dapat berubah. Hubungan antara torsi dengan kecepatan putaran rotor 

Apabila sumber tegangan 3 phasa dihubungkan pada kumparan stator, maka timbullah medan putar dengan kecepatan  n_S = 120.f / p, kemudian medan putar tersebut memotong batang konduktor (rotor) akibatnya pada kumparan rotor timbul ggl induksi sebesar 4,44 N₂f₂.

 Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, ggl (E) akan menghasilkan arus (I), adanya arus didalam medan magnet memikul torque beban, maka rotor akan berputar searah dengan medan putar stator.

    bahwa tegangan induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (n_­S) dengan kecepatan berputar rotor (n_r).

Motor Rotor Lilit

Ada tiga pengaruh nilai tahanan pada rangkaian motor induksi yaitu:

a.    Mengurangi arus rotor, dan sebagai akibatnya arus stator juga menjadi berkurang.

b.    Torsi start dapat naik karena arus rotor dan medan magnet stator mendekati sefasa.

c.    Slip speed naik.

Dengan mengubah tahanan rotor melalui tahanan asut dari rangkaian luar pada motor slip-ring dengan rotor lilit, maka torsi yang dihasilkan dapat diatur.

Kontruksi Motor Lilit

Karakteristik Motor Lilit

 Sifat – Sifatnya:

 Sifat – sifat utama dari motor induksi AC tiga fasa antara lain:

a.    Self starting

b.    Medan magnet berputar secara elektrik

c.    Menghasilkan tenaga putaran yang besar dibandingkan dengan motor satu fasa

d.    Arah putaran dari motor mudah dibalik hanya dengan membalik salah satu kutub dari tegangan AC yang dipakai.

 Motor Induksi AC Satu Fasa

       Motor tipe ini mempunyai problem – problem yang tidak terdapat pada motor induksi tiga fasa. Pada motor induksi tiga fasa mempunyai medan berputar, tetapi pada motor induksi satu fasa tidak mempunyai medan tersebut. Motor induksi satu fasa, semua kutub – kutub medan mengubah polarisasi kutubnya pada saat yang sama. Jadi medan itu hanya tinggal mengubah arahnya saja. Medan yang bergerak maju mundur ini tidak menimbulkan “ starting torque “ untuk rotornya. Meskipun demikian, apabila rotor itu berputar, mengikuti perubahan kutub (polarity) dari stator dan akan menghasilkan putaran (torque). Untuk menghasut /men-start rotor dari jenis motor semacam ini digunakan untuk beberapa cara antara lain metode kapasitor start yang umumnya digunakan pada motor – motor induksi sebagai perlengkapan pesawat terbang.

          dibawah ini menunjukan sebuah diagram kapasitor starting dimana rangkaian ini terdiri dari suatu kapasitor yang dihubungkan seri dengan medan Bantu untuk melengkapi dalam keadaan tak sefasa jika diperlukan. Kapasitor itu akan menyebabkan arus listrik mengalir di dalam medan pembantu untuk menuntun arus yang mengalir pada medan utama.    

Diagram Kapasitor Starting

Skema diagram rangkaian motor universal AC

Sifat – Sifatnya :

         Sifat utama dari motor induksi AC satu fasa antara lain :

              1.  Medan Magnet berbalik tapi tidak berputar

             2.  Memerlukan sebuah alat stater.

             3.  Menghasilkan torque yang rendah bila dibandingkan dengan motor induksi tiga fasa

 

Sistem Pendingin Motor Listrik

Besaran arus listrik yang mengalir pada motor atau pengaruh-pengaruh lainnya akan menimbulkan panas baik pada kumparan stator maupun rotor, hal ini dapat merusak isolasi dari kumparan. Untuk menghindari hal tersebut diperlukan media pendingin dari motor agar panas yang timbul dapat berkurang atau dihilangkan.

 Macam-macam media pendingin motor.

Berdasarkan sistem pendinginannya dibedakan menjadi 2, yaitu:

 ·       Sistem pendingin secara langsung (indoor)

·        Sistem pendingin secara tidak langsung (out door)

Sistem Pendingin Secara Langsung

Sistem pendingin secara langsung biasa digunakan untuk motor pasangan dalam (indoor) yang bebas dari percikan air. Udara luar dengan bantuan kipas yang terpasang pada poros rotornya dihisap dan didistribusikan kebelitan stator maupun rotor.

Dibawah ini diperlihatkan beberapa macam sistem pendingin secara langsung, antara lain :

 

Pendingin dengan ventilasi axial.

 Sistem Pendingin Secara Tidak Langsung

 Sistem pendingin secara tidak langsung biasanya dengan mensirkulasikan udara luar didalam motor secara tertutup, umumnya sistem ini digunakan pada motor-motor pasangan luar (out door). Udara sirkulasi yang digunakan untuk pendinginan motor, didinginkan kembali oleh media lain melalui penukar panas (cooler).

Terdapat 2 (dua) cara untuk mensirkulasikan udara pendingin didalam motor, yaitu :

·         Dengan memasang kipas pada poros motor.

·         Dengan bantuan fan diluar motor.

Pada umumnya motor-motor yang berkapasitas besar, menggunakan sistem pendingin tertutup, untuk menghindari tingkat kekotoran belitan stator maupun rotor. Dibawah ini diperlihatkan sistem pendingin tertutup untuk motor 

Pendingin dengan ventilasi tertutup adalah mengalirkan udara ke dalam motor melalui fan dan pendingin secara terpisah, seperti diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

pendingin dengan sirkulasi tertutup

 

        M       = Motor listrik
        F          = Fan
        C         = Pendingin

  PRINSIP KERJA DAN KARAKTERISTIK MOTOR ARUS SEARAH

Apabila kumparan medan (stator) dihubungkan dengan sumber tegangan arus searah (DC), maka akan timbul fluks magnet pada kumparan stator melalui kutub-kutubnya, karena kumparan jangkar (rotor) dialiri arus DC pu(a melalui sikat dan komutatornya, maka medan magnet (fluks) terbentuk juga di kumparan rotor, akibatnya terjadi interaksi antara kutub medan putar stator dengan kutub medan penguat (kumparan rotor) hingga terjadi gaya dorong (kopel) yang cukup besar, akibatnya rotor berputar.

Interaksi yang terjadi antara kutub medan putar stator (ΦA) dan medan penguat rotor (ΦF) dikenal sebagai reaksi jangkar dan resultante kedua fluks tersebut dapat dituliskan secara vektor sebagai berikut :

ΦR = ΦF + ΦA

Di bawah ini diperlihatkan prinsip kerja motor arus searah.

Prinsip kerja motor listrik arus searah