MOTOR LISTRIK 1 FASA Alat alat listrik rumah tangga yang menggunakan motor listrik satu fasa biasanya menggunakan motor induksi 1 fasa, motor split fasa, motor kapasitor, motor shaded pole, dan motor universal. Sedangkan jenis peralatan rumah tangga yang biasanya menggunakan motor listrik 1 fasa sebagai penggeraknya adalah seperti fan, blander, mixer, vacum cleaner, hair drayer, mesin cuci pakaian, mesin cuci piring, dll. Rotor motor listrik satu fasa berdaya kecil dibedakan atas dua jenis, yakni rotor sangkar dan rotor lilit. 1. Rotor sangkar Konstruksi rotor sangkar berbentuk silinder yang sangat sederhana dibandingkan dengan rotor lilit. Inti rotor dilengkapi dengan beberapa alur (slot) dan dalam alur tersebut ditempatkan batang tembaga atau aluminium dengan penampang yang besar dan tidak berisolasi. Ujung batang tersebut dihubung singkatkan oleh cincin dengan bahan yang sama sehingga merupakan suatu kurungan. Bentuk susunan batang penghantar dalam alur rotor tersebut dibedakan atas dua macam, yakni alur lurus (direct bars) dan alur miring (skewed bars). Namun yang bnayak digunakan adalah susunan alur miring, karena mempunyai pengaruh dan kebaikan sebagai berikut. a. Tidak bising disaat motor beroperasi b. Dapat memberikan kopel yang merata pada berbagai posisi rotor c. Dapat memeperbesar perbansingan transformasi efektif antara rotor dan stator motor d. Batang lebih panjang, sehingga gaya gerak listrik (ggl) rotor bertambah besar e. Impedansi motor besar pada slip tertentu f. Slip kecil pada kopel tertentu Beberapa contoh motor listrik berdaya kecil yang menggunakan rotor sangkar adalah; motor split fasa, motor kapasitor star, motor kapasitor permanen (run kapasitor), motor kapasitor ganda, dan motor shaded pole.
Gambar 1. konstruksi rotor sangkar 2. Rotor lilit Konstruksi rotor lilit sama dengan konstruksi lilitan motor dc. Susunan lilitannya ada yang berbentuk gelung dan gelobang. Contoh yang menggunakan rotor lilit (wound rotor) adalah motor universal (motor seri ac) dan motor repulse. Penempatan kumparan rotor pada alur dibuat berbentuk alur lurus (straight slot) dan alir miring ( skewed slot).ujung ujung kumparan rotor dihubungkan melalui komutator dengan bantuan sikat arang. Tegangan dari rotor lilit yang disalurkan melalui sikat komutator biasanya menimbulkan bunga api pada komutator. Menghindari terjadinya bunga api ini dilakukan dengan memperbanyak lamel (segmen) dari komutator, sehingga tegagangan setiap lamel menurun. Gambar 2. konstruksi rotor lilit.
MOTOR INDUKSI Motor induksi satu fasa sering disebut dengan motor asinkron atau motor tak serempak, karena putaran medan stator tidak sama dengan putaran medan rotor. Putaran sinkron stator (ns) selalu mendahului atau lebih cepat dari putaran medan rotor (nr). Putaran medan stator dihasilkan karena adanya medan putar (fluks yang berputar) yang dihasilkan oleh kumparan stator atau rotor dari motor. Medan putar akan terjadi bila kumparan stator atau rotor dialiri arus listrik dengan fase banyak, misalnya dua fasa, tiga fasa dan sebagainya. Motor induksi satu fasa bila dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik tidak akan menghasilkan medan putar pada kumparan statornya, tetapi malah medan pulsasilah yang akan terjadi. Medan pulsasi adalah suatu medan yang punya dua besaran yang sama besar, tetapi berlawanan arah dengan kecepatan sudut yang sama pula. Kedua komponen tersebut akan bergerak berlawanan arah dan dengan kecepatan sudut yang sama, sehingga kedudukannya terhadap ruang seolah olah tetap (diam). Kedua komponen ini tentunya akan menghasilkan kopel yang sama besar dan berlawanan arah pula. Pada dasarnya, kopel yang dihasilkan memepunyai kemampuan untuk menggerakkan motor dengan arah maju atau mundur, akan tetapi dalam gerak mulanya kemampuan gerak maju dan gerak mundur sama besar oleh sebab itu motor akan tetap diam. Apabila dengan suatu bantuan gerak mula yang diberikan pada arah maju atau arah mundur, maka motor akan berputar sesuai dengan arah gerak yang diberikan. Konstruksi Motor Induksi satu phasa Gambar 3. Konstruksi stator
Gambar 4. Konstruksi rotor Gambar 5. Bentangan kumparan stator Bentuk kutub stator motor induksi satu phasa Gambar 6. Kutub stator menonjol (Salient pole)
Gambar 7. Kutub stator tidak menonjol (non salient pole) Rangkaian listrik mototr induksi satu phasa Gambar 8. Rangkaian equivalen motor induksi satu phasa Motor induksi satu phasa mempunyai beda fasa 30 0 60 0 sedangkan yang diinginkan adalah 90 0. Untuk mengatasi hal tersebut maka ditambahkanlah sebuah kapasitor untuk mendapatkan beda fasa yang diinginkan. A. Motor split fasa Motor ini terdiri dari kumparan utama dan kumparan bantu yang berbeda sekitar 90 0 listrik dengan tahanan dan reaktansi yang berlainan sehingga arus yang mengalir tidak sefasa. Perbedaan arus kumparan utama dan kumparan bantu akan menyebabkan terjadinya perbedaan fluks medan utama dan fluks medan bantu pada stator, akibatnya akan menghasilkan medan putar
yang menimbulkan kopel mula pada motor. Dengan adanya kopel mula ini, maka motor akan berputar. Saklar (S) dilepaskan dengan gaya sentrifugal pada 75 % putaran normal. Kopel start dari motor split fasa 150% dari kopel beban penuh (Ist = 1,5 If) Gambar 9. Rangkaian dan diagram vector motor split fasa Iu berbeda fasa dengan IB, caranya adalah dengan memperbesar tahanan pada RLB (RLB>>RLU) Karakteristik torsi Ket; T BP = Torsi beban penuh Gambar 10. Karakteristik motor split fasa
Gambar 11. Rangkaian dan diagram vector motor split fasa Gambar 12. Karakteristik motor split fasa Penurunan torsi terjadi karena yang bekerja hannya kumparan utama, akibatnya saklar sentrifugal melepas pada saat kecepatan mencapai 75% sehingga kecepatan mengalami sinkronisasi dimana T = 0, karena ns = nr, yang seolah olah mesin menjasi mati. B. Motor kapasitor Secara garis besar, motor kapasitor dapat dibedakan atas tiga bagian 1. Motor kapasitor start Pada umumnya, prinsip motor ini sama dengan prinsip kerja motor split fasa. Kapasitor dipakai untuk membuat beda fasa antara arus kumparan utama dan kumparan bantu, disamping itu juga berfungsi untuk memperbaiki kopel dengan mengurangi arus mula (arus
start). Beda fasa kumparan utama dan kumparan bantu sebesar 90 0 listrik. Kopel mula yang dihasilkan jauh lebih besar, 250% 450% dari kopel beban penuh. Gambar 13. Rangkaian equivalen dan vector diagram 2. Motor kapasitor permanen Prinsipnya sama dengan motor kapasitor start. Bedanya, motor ini tidak mempunyai saklar sentrifugal. Kapasitornya terhubung seri dengan kumparan bantu dan bekerja secara parallel pada kumparan utama. Kopel mula dari motor kapasitor permanen relative rendah kira kira 50% 100 % dari kopel beban penuh. Gambar 14. Rangkaian equivalen dan vector diagram 3. Motor kapasitor ganda Motor ini disebut juga dengan motor kapasitor start/running. Motor ini merupakan jenis motor split fasa yang dilengkapi dengan dua nilai kapasitor, yaitu kapasitor start dan kapasitor running. Kedua kapasitor berbeda satu sama lain, baik nilai ataupun jenisnya.
Kapasitor start menggunakan type elektrolit sedangkan running dipakai type oil (minyak). Motor kapasitor ganda mempunyai factor kerja dan efisiensi motor yang baik serta memberikan kopel mula berkisar 100% 125% dari kopel beban penuh. Gambar 15. Rangkaian equivalen motor kapasitor ganda C. Motor shaded pole Stator motor shaded pole berbentuk sepatu kutub (salient). Kumparan stator hannya terdiri dari kumparan utama. Untuk membentuk medan putar dipasang shaded coil yang merupakan suatu rangkaian tertutup pada sepatu kutub tersebut. Prinsip kerja dari motor ini adalah sebagai berikut; a. Saat kumparan ststor mendapat arus sumber maka pada kumparan dibangkitkan medan elektromagnetik (øs) yang mengalir di dalam inti. b. øs juga mengalir pada inti yang memotong cincin tembaga yang membangkitkan tegangan induksi, arus, dan medan elektromagnetik cincin (øc) c. dengan demikian terjadi perpindahan øs > øc, øc > øs dan seterusnya. Hal ini identik dengan terbentuknya medan putar. d. Arah gerakan øs selalu pada posisi shading coil sekaligus juga arah putaran rotor.
Gambar 16. Konstruksi motor shaded pole Prinsip Gambar 17. Prinsip kerja motor shaded pole Gambar 18. Karakteristik øs dan øc
MOTOR UNIVERSAL Motor universal adalah motor seri arus bolak balik. Konstruksi maupun karakteristiknya sama dengan motor seri arus searah (motor seri dc). Keuntungan motor universal dapat dioperasikan dengan sumber tegangan bolak balik atau dengan tegangan arus searah pada nilai tegangan yang sama. Statornya dapat berupa sepatu kutub (salient pole) maupun stator silinder (non salient). Stator sepatu kutub umumnya untuk daya 250 watt (1/4 Hp) ke bawah, sedangkan stator non salient dioperasikan untuk daya di atas 250 watt. Pengaturan kecepatan motor universal dapat dilakukan dengan dua cara; 1. Tahanan depan Tahanan depan (rheostat resistance) dihubungkan seri dengan motor. Tahanan depan yang diatur bervariasi akan memberikan tegangan masuk bervariasi pada motor. 2. Kumparan medan Kumparan medan dibuat dalam beberapa tingkat (step) untuk memberikan variasi impedansi lilitan medan, sehingga fluks medan terhadap kecepatan sesuai dengan rumus dasar motor listrik. Dengan pegaturan tap tap lilitan medan (impedansi medan) maka kecepatan motor dapat diatur. Gambar 19. Konstruksi motor universal