Motor Induksi
Motor Induksi
A. Latar Belakang
Motor
induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas
digunakan. Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari
baik di industri maupun di rumah tangga. 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 berbagai
bidang industri, sedangkan motor induksi 1-fase dioperasikan pada sistem tenaga
1-fase yang banyak digunakan terutama pada penggunaan 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.
2.1 Pengertian dan prinsip Motor
induksi.
2.1.1 Pengertian
Motor induksi bekerja
berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator kepada kumparan
rotornya. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari kumparan
stator akan memotong kumparan rotornya sehingga timbul tegangan induksi dan
karena kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka akan mengalir
arus pada kumparan rotor.
kumparan rotor yang di aliri arus ini berada dalam garis gaya fluks
yang berasal dari kumparan stator sehingga kumparan rotor akan
mengalami gaya Lorentz yang menimbulkan torsi yang cenderung
menggerakkan rotor sesuai dengan arah pergerakan medan induksi
stator. Pada rangka stator terdapat kumparan stator yang
ditempatkan pada slot-slotnya yang dililitkan pada sejumlah kutup tertentu.
Jumlah kutup ini menentukan kecepatan berputarnya medanstator yang terjadi
yang diinduksikan ke rotornya. Makin besar jumlah kutup akan mengakibatkan
makin kecilnya kecepatan putar medanstator dan sebaliknya. Kecepatan
berputarnya medan putar ini disebut kecepatan sinkron.
Secara umum motor induksi dibagi menjadi dua, yaitu
motor satu fasa, dan motor tiga fasa yaitu :
Motor
satu fasa : Konstruksi motor induksi satu fasa terdiri atas dua
komponen yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian dari motor yang tidak
bergerak dan rotor adalah bagian yang bergerak yang bertumpu pada bantalan
poros terhadap stator. Motor induksi terdiri atas kumparan-kumparan
stator dan rotor yang berfungsi
membangkitkan gaya gerak listrik akibat dari
adanya arus listrik bolak-balik satu fasa
yang melewati kumparan-kumparan tersebut sehingga terjadi
suatu interaksi induksi medan magnet antara stator dan rotor.
Motor tiga fasa: Motor induksi 3 fasa memiliki keunggulan diantaranya handal, tenaga
yang besar, daya listrik rendah dan hampir tidak ada
perawatan. 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
2.2.1 Prinsip kerja Motor induksi.
A. Prinsip Motor Induksi AC dan DC
Motor
induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator kepada
kumparan rotornya. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari kumparan
stator akan memotong kumparan rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan
induksi dan karena penghantar (kumparan) rotor merupakan rangkaian yang
tertutup, maka akan mengalir arus pada kumparan rotor
Belitan stator yang dihubungkan
dengan satu sumber tegangan tiga fasa akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan
kecepatan sinkron (ns=120f/2p). Medan putar pada
stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus, dan sesuai dengan hukum
lentz
Penghantar
(kumparan) rotor yang dialiri arus ini berada dalam garis gaya fluks yang
berasal dari kumparan stator sehingga kumparan rotor akan mengalami gaya
Lorentz yang menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai dengan
arah pergerakan medan induksi stator. Pada rangka stator terdapat
kumparan stator yang ditempatkan pada slot-slotnya yang dililitkan pada
sejumlah kutup tertentu. Jumlah kutup ini menentukan kecepatan berputarnya
medan stator yang terjadi yang diinduksikan ke rotornya. Makin besar jumlah
kutup akan mengakibatkan makin kecilnya kecepatan putar medan stator dan
sebaliknya. Kecepatan berputarnya medan putar ini disebut kecepatan sinkron
 |
| Grafik Kecepan Putaran |
Prinsip
kerja motor induksi adalah berdasarkan induksi elektromagnet, dimana tegangan sumber diberikan pada kumparan stator, sehingga inti besi
di stator menjadi magnet, kemudian menginduksikan magnet tersebut ke rotor.
Dengan demikian, di kumparan rotor akan terinduksi tegangan karena kumparan
rotor merupakan loop tertutup, maka akan
mengalir arus di kumparan rotor tersebut yang berinteraksi dengan medan magnet di stator, sehingga timbullah gaya
putar pada rotor yang mendorong rotor
untuk berputar dengan kecepatan sinkron dan akan mengikuti persamaan
 |
| rumus |
Dimana :
N= kecepatan putar dari medan putar stator dalam rpm
F =
Frekuensi arus dan tegangan stator
P = Banyaknya kutub
Garis-garis gaya fluks dari stator tersebut yang
berputar akan memotong panghantar-panghantar rotor sehingga pada penghantar rotor tersebut timbul
Gaya Gerak Listrik (GGL) atau
tegangan induksi. Berhubung kumparan rotor merupakan rangkaian
yang tertutup maka pada kumparan
tersebut mengalir arus. Arus yang mengalir pada penghantar rotor yang berada dalam medan magnet berputar dari stator,
maka pada penghantar rotor tersebut timbul
gaya-gaya yang berpasangan dan berlawanan arah, gaya tersebut menimbulkan torsi yang cenderung memutar rotornya,
rotor akan berputar dengan kecepatan (Nr) mengikuti putaran medan putar
stator (Ns)
 |
| magnet motor listrik |
B. Kecepatan Motor Induksi
Motor induksi bekerja sebagai
berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan medan magnet. Medan
magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus rotor
menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk melawan medan magnet
stator, yang menyebabkan rotor berputar.
Walaupun
begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron
namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua
kecepatan tersebut disebabkan adanya “slip/geseran” yang meningkat dengan
meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari
slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring, dan
motor tersebut dinamakan “motor cincin
geser/ slip ring motor
 |
| rumus |
Dimana :
Ns =
kecepatan sinkron dalam RPM
Nb =
kecepatan dasar dalam RPM
3.1.1 Metode Starting Motor Induksi
A. Metode Starting Motor Induksi
Bila suplai motor berasal dari penyulang utama biasanya tidak akan ada
masalah dengan awal start motor listriknya.namun demikian akan menjadi masalah
bila motor listrik berkapastas besar di letakkan di daerah yang jauh dari
penyulang utama.akan tetapi beberapa industri memiliki rentang yang cukup besar
untuk jatuh tegangan sehingga besarnya jatuh tegangan bisa di toleransi.Namun
demikian ada beberapa kasus dimana kapasitas motor terlalu besar di bandingkan
kapasitas suplai,kususnya bila motor listrik berkapasitas besar bergabung
dengan motor motor pembantu berkapas kecil dalam suatu proses produksi yang
kemungkinan di jalankan bersamaan.perhitungan bersarnya arus srating motor
listrik perlu dilakukan untuk mengetahui efeknya terhadap proses produksi
maupun system yang sedang dijalankan.
Arus start mempunyai sifat reaktif, yang nilainya biasanya di
asumsikan.oleh karena itu power factor saat start biasanya lagging sebesar 15
sampai dengan 30 persen dari power factor nominal.untuk menjaga motor tetap
bekerja dan kontaktor tidak beroperasi tegangan tidak boleh jatuh lebih dari
70% dari tegangan nominal.ini diasumsikan bahwa fliker lampu tidak menjadi
pertimbangan.batasan penurunan tegangan disesuaiakan dengan kondisi suatu
industri.namun demikian jika factor keamanan dan kontinuitas sangat penting
maka jatuh tegangan di batasi harus lebih kecil dari 10% tegangan
nominal.
Di lain sisi motor dengan beban bervariasi terus menerus dapat
mengakibatkan nilai arus line berubah ubah,sehingga mengakibatkan naik turunya
tegangan yang di butuhkan.beban yang bertipe seperti ini diantaranya adalah
pompa kompressor udara yang besar yang berdenyut enam sampai 12 kali per
detik.akibatnya tegangan jatuh terjadi terus menerus dan mungkin
saja bias membuat suatu proses industri yang kontinyu terhenti.yang berakibat
harus memulai proses produksi dari awal lagi.atau kemungkinan lainya adalah
kehilangan sebagian dari sequence suatu proses akibat dari tegangan jatuh.
Batasan tegangan jatuh pada kontaktor motor listrik adalah paling rendah
30% dan yang paling tinggi adalah 70% dari tegangan nominal,tergantung
dari tipe,ukuran dan pabrikan kontaktor tersebut.kontaktor mungkin akan
mengalami jatuh tegangan dari ¾ sampai dengan 12 cycles.
Kebanyakan permasalahan fliker muncul saat motor baru start. Ini
terjadi pada motor satu fasa ataupun tiga fasa yang beroperasi pada bus
sekunder dan pada kumpulan motor dengan kapasitas besar yang bekerja pada bus
utama.
B. karakteristik arus starting pada motor induksi
Ketika motor induksi di jalankan maka akan timbul arus mula yang besar,hal
ini dikarenakan frekuensi dan reaktansi yang tinggi dalam kondisi start yaitu
dengan slip seratus persen.jadi dalam rangkaian rotor yang sangat reaktif ,arus
rotor tertinggal terhadap ggl rotor dengan sudut yang besar .Hal ini berarti
bahwa aliran arus maksimum terjadi dalam konduktor rotor pada suatu waktu
setelah kerapatan fluksi maksimum stator melewati konduktor tersebut.sehingga
kondisi ini menghasilkan arus mula yang besar dengan factor daya yang rendah
dan menghasilkan torsi mula yang rendah.
Jika rotor
melakukan percepatan,frekuensi rotor menjadi berkurang dikarenakan nilai slip
yang berkurang,hal ini berarti nilai reaktansi rotornya berkurang sehingga
menyebabkan nilai torsinya naik ke harga maksimumnya. Jika motor mempercepat
lebih lanjut,torsi akan turun sesuai dengan harga yang diperlukan untuk memutar
beban dengan kecepatan konstan
 |
| rumus |
Sumber : akademik.edu dan berbagai sumber lainnya