Apa Yang Di Maksud Dengan Star Delta

Apa yang di maksud dengan star delta? teman-teman apa yang di maksud dengan star delta dalam listrik yang menggunakan 3 phase?  

11 bulan lalu Lapor Penyalahgunaan

Lee Wang Tui

Jawaban Terbaik - Dipilih oleh Suara Terbanyak Dari sumber Asrofi, Rangkaian Star dan delta adalah jenis rangkaian dalam instalasi listrik sistem 3 fase, terutama  pada mesin-mesin listrik. Rangkaian star adalah peralatan listrik 3 fase dimana d idalamnya terdiri dari 3 unit/bagian (belitan misalnya) yg sama dirangkai seperti membentuk hurup Y dimana ujung-ujungnya adalah tersambung sbg line dan bagian tengahnya adalah bagian netral. Rangkaian delta adalah peralatan listrik 3 fase dimana didalamnya terdiri dari 3 unit/bagian yg sama (belitan misalnya) dirangkai seperti membentuk bangun segitiga dimana ujung-ujungnya adalah tersambung sbg line, dan tdk mempunyai netral. Bila ingin mendapatkan netralnya  biasanya diambil dr ground dgn syarat sumber tegangannya juga digroundkan. Kalo yg dimaksud rangkaian star-delta, pada motor strarter adalah suatu rangkaian utk menjalankan motor listrik, dimana pada saat start menggunakan hub star dan beberapa saat kemudian berubah menjadi delta. Tujuannya adalah untuk mengurangi arus start yg cukup tinggi.” Untuk hal teknis dan spesifikasi bisa mengacu jawaban bos Edgar VSB

materi referensi: http://id.answers.yahoo.com/question/ind…  

11 bulan lalu Lapor Penyalahgunaan

100% 1 Suara

Bukan jawaban yang benar? Coba Yahoo! Search Cari di Yahoo! untuk

Jawaban Lain (1)

Sugih



Sedikit menambahi jawaban “Begawan” Lee : Pada motor listrik 3 fasa, hubungan star delta digunakan untuk menyesuaikan tegangan listrik yang dipakai. Misalnya pada motor listrik 220 V/380V, bila kita menggunakan listrik 110 V (tepatnya 127 V ) antara fase to ground kita menggunakan hubungan delta. Sedangkan bila kita gunakan listrik 220 V antara fase to ground kita menggunakan hubungan star. Sistem penskaklaran star delta biasanya digunakan pada motor listrik yang berkapasitas  besar yaitu sebagai soft start, tetapi tidak dapat digunakan pada mesin2 yang pada saat start membutuhkan torsi yang tinggi seperti pada kompressor. o o

11 bulan lalu Lapor Penyalahgunaan

Start Motor Induksi Motor induksi yang dibahas disini tepatnya adalah motor induksi asynchron. Untuk mempermudah penyebutan selanjutnya kita namakan saja motor induksi. Ada banyak cara untuk melakukan start pada sebuah motor induksi. Kita akan membahas beberapa cara konvensional yang telah dikenal baik, diantaranya: 1). DOL (Direct On Line)-Starter 2). Star-Delta Starter 3). Start dengan memakai Resistor pada Stator 4). Start dengan memakai Autotransformator

1. Start dengan methode Direct On Line (DOL) Gambar1 dibawah memperlihatkan sebuah rangkaian untuk start motor induksi melalui methode DOL dan karakteristik Torsi terhadap Kecepatan Motor. Rangkaian daya sebuah DOL-Starter mempunyai rancangan yang sangat sederhana, yakni hanya perlu sebuah pemutus arus atau yang dikenal dengan istilah breaker Q1 dan sebuah kontaktor utama K M. M. Rangkaian kontrol (tidak ditampilkan) hanya untuk mengaktifkan serta memutuskan kontaktor utama saja.

Gambar 1: DOL-Starter 

Sebelah kanan gambar 1 memperlihatkan karakteristik motor induksi 5.5kW / 4 kutub. Perhatikan arus start yang tinggi hingga mencapai lebih kurang 68A. Arus nominal untuk motor induksi 4 kutub dengan kapasitas 5.5 kW menurut data teknis hanyalah 11A. Jadi Jad i arus start telah mencapai nilai 6.2 kali dari arus nominal motor. Menurut standar Eropah hanya motor motor induksi dibawah 4 kW yang diperbolehkan untuk start dengan methode DOL.

Kesimpulan DOL-Starter - Start dengan DOL mempunyai keunggulan karena design yang sangat sederhana sehingga investasinya relatif rendah. - Start dengan DOL mempunyai arus start atau arus inrush yang besar (600% –  (600% –  800%).  800%). - Arus inrush dapat menyebabkan tegangan jaringan turun sesaat (dikenal dengan istilah voltage sag) dan dapat menimbulkan harmonik pada  jaringan listrik yang lemah. - Arus inrush mengakibatkan terjadinya torsi kejut pada komponen komponen transmisi sehingga peralatan peralatan seperti gear reducer, timing belt, pulley dan lain sebagainya yang ada didalam sistem drive akan mengalami “mechanical stress” yang dapat memicu terjadinya k eausan dini  pada peralatan tersebut. Usia motor juga akan berkurang dengan start DOL. - Komponen pemutus arus seperti breaker dan ko ntaktor mengalami arus yang sangat berlebihan setiap kali start motor sehingga akan mengalami kerusakan lebih cepat. - DOL-Starter biasanya dipakai hanya untuk motor motor induksi dengan kapasitas yang rendah. (bersambung…)

Oleh: Amir Kasan Dipl. Ing. Penulis adalah pelaku dan pengamat di otomasi industri sejak lebih dari dua dasawarsa yang lalu.Pekerjaannya melingkupi motor, drives dan proses otomasi. Telah berkarya pada beberapa perusahaan multi nasional dan saat ini memegang  jabatan selaku General Manager pada perusahaan PT. Yuda Esa Sempurna Sejahtera. Sejahtera. Untuk keterangan lebih jelas silahkan kunjungi website kami di: http://www.yess.bizweb.co.id atau http://www.yudaesa.com E-mail: [email protected] atau [email protected] Tel: +62-21-54376065, 54372018, 5407091 Fax: +62-21-54372260 Mobile: +62-816 870 443

2. Star-Delta Starter  Start dengan methode star-delta ini memanfaatkan penurunan tegangan yang dicatu ke motor saat stator motor terhubung dalam rangkaian bintang (star). Pada waktu start, yakni saat stator berada pada rangkaian bintang, arus motor hanya mengambil sepertiga dari arus motor seandainya motor distart dengan methode DOL. Berhubung torsi motor berbanding lurus dengan quadratis dari tegangan, maka dengan demikian torsi motor pada rangkaian bintang juga hanya sepertiga dari torsi pada rangkaian delta. Data data lengkap mengenai rangkaian star-delta tersusun jelas pada Tabel 1.

Gambar 2: Rangkaian Star-Delta

Tabel 1: Data Star-Delta

Cara kerja Lihat gambar 3. Saat start, pertama-tama kontaktor utama K 1 dan kontaktor bintang K Y diaktifkan. Peralihan dari rangkaian bintang ke rangkaian delta terjadi pada kecepatan nD, yakni jika kecepatan motor sudah mencapai kira kira 80% dari kecepatan nominal. Caranya dengan pengaktifan kontaktor K D dan  pada saat yang sama kontaktor K Y dibuat tidak aktif. Bagian kurva Torsi terhadap Kecepatan yang diberi bayangan arsir adalah torsi asselerasi yang dibutuhkan untuk meng-asselerasi beban. Perhatikan torsi start pada rangkaian bintang harus selalu lebih be sar dari torsi awal beban supaya motor dapat mengangkat beban dan berasselerasi menuju kecepatan nominal.

Gambar 3: Star-Delta Starter 

Kesimpulan Star-Delta Starter: - Star-Delta Starter memanfaatkan tegangan catu yang lebih rendah pada rangkaian bintang saat start dengan konsequensi memperoleh torsi start yang lebih rendah. Torsi start turun menjadi 1/3 dari torsi awal atau Locked Rotor Torque (LRT). - Star-Delta mempunyai keunggulan dibandingkan dengan DOL-Starter karena arus start turun menjadi 1/3 dari arus start DOL. - Peralihan dari rangkaian bintang ke rangkaian delta biasanya dilakukan saat kecepatan motor sudah mencapai kira kira 80% dari kecepatan nominal. - Sesaat motor sudah terlepas dari rangkaian bintang tetapi masih be lum terhubung ke rangkaian delta, rotor masih berputar, demikian juga arus rotor masih mengalir di kumparan rotor. Ada flux magnetik sisa di rotor yang memotong kumparan stator. Terjadi tegangan induksi ke stator yang frequensinya tergantung dari kecepatan rotor saat itu.Kecepatan rotor saat itu tergantung sekali  pada beban, apakah beban dengan inersia rendah atau beban dengan inersia tinggi. Saat motor terhubung ke rangkaian delta, terjadilah arus inrush yang sangat besar, yang mana nilainya dapat mencapai hingga 2000 % dalam durasi yang sangat pendek sekitar 200 ms (lihat gambar 4). 4). Hal ini terjadi karena adanya perbedaan phasa yang sangat besar telah terjadi saat stator terhubung kembali ke jaringan listrik dalam rangkaian delta dengan flux dari rotor. Arus yang tinggi ini mengakibatkan terjadinya torsi kejut dan dapat

memberikan dampak buruk bagi komponen transmisi dan komponen  pemutus arus dari sistem drive tersebut. tersebut.

Gambar 4: Peralihan Star ke Delta

Satu lagi dari kelemahan star-delta starter adalah apabila beban membutuhkan 40% dari torsi awal atau lebih untuk start maka kita terpaksa harus memilih motor induksi dengan satu frame size yang lebih besar.

3. Start dengan Resistor Stator 

Star-Delta Starter mempunyai masalah tersendiri, yaitu arus inrush yang tinggi, walau hanya singkat, saat rotor berpindah dar rangkaian bintang ke rangkaian delta. Salah satu masalah yang dihadapai adalah mata kontak pada kontaktor yang sering lengket (efek las) sebagai akibat dari arus yang berlebihan.

Cara pengaturan start dengan resistor adalah dengan memasukkan resistor disisi stator pada setiap phasa. Tahanan eksternal ini dihubun g singkat secara bertahap sehingga tegangan yang jatuh pada resistor semakin berkurang dan seiring dengan itu tegangan ke motor semakin  besar dan dengan demikian motor berputar mencapai kecepatan nominalnya. Mekanisme pengaturan ini sangat meyita tempat karena volumenya besar, selain itu investasinya juga mahal.

Gambar 5: Start dengan Resistor Stator 

4. Start dengan Transformator  Cara lain start dengan penurunan tegangan adalah dengan memakai autotransformator. Autotrafo dipakai untuk menurunkan tegangan (step down). Umumnya autotrafo standar untuk start motor mempunyai 3 tapping, yakni 50%, 65% dan 80% dari tegangan jaringan listrik.

Gambar 6: Autotrafo

Perbandingan tegangan jaringan dangan output dari trafo yang ke motor 2

adalah i = UL / UT sehingga arus arus start menjadi 1 / i  lebih rendah dibandingkan dengan arus start jika motor distart secara langsung d ari  jaringan listrik (DOL). Torsi Torsi juga menjadi lebih rendah dan proporsional 2 dengan faktor 1/ i .

Contoh sebuah rangkaian start dengan autotrafo diperlihatkan pada gambar 7. Rangkaian ini dikenal juga dengan rangkaian Korndoerfer.

Setelah proses start selesai, melalui sebuah timer kita membuat kontaktor K 1 dan K 2 tidak aktif. dan membuat K 3 aktif.

Gambar 7: Rangkaian Start dengan Autotrafo

Torsi start tergantung dari tapping autotrafo, tidak dapat disesuaikan dengan torsi beban. Penggantian step pada autotrafo dapat menimbulkan arus yang merusak. Sama seperti start dengan resistor, start dengan autotrafo juga mempunyai volume yang besar dan investasi yang mahal. Oleh: Amir Kasan Dipl. Ing.

Penulis adalah pelaku dan pengamat di otomasi industri sejak lebih dari dua dasawarsa yang lalu. Pekerjaannya melingkupi motor, drives dan  proses otomasi. Telah berkarya pada beberapa perusahaan multi nasional dan saat ini memegang jabatan selaku General Manager pada perusahaan PT. Yuda Esa Sempurna Sejahtera. Sejahtera. Untuk keterangan lebih jelas silahkan kunjungi website kami di: http://www.yess.bizweb.co.id atau http://www.yudaesa.com E-mail: [email protected] atau [email protected] Tel: +62-21-54376065, 54372018, 5407091

Fax: +62-21-54372260 Mobile: +62-816 870 443

Posted in Uncategorized | Leave a comment

induksi Posted on May 31, 2011 by 2011 by fauzi68 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 buk an diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akib at adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating (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. 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 k arena motor induksi 1-fase mempunyai daya keluaran yang rendah.

3.1 Konstruksi Motor Induksi Motor induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian penting sebagai berikut. 1. Stator : Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan rotornya. 2. Celah : Merupakan celah udara: Tempat berpindahnya energi dari startor ke rotor.

3. Rotor : Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan rotor. Konstruksi stator motor induksi pada dasarnya terdiri dari bahagian-bahagian sebagai berikut. 1. Rumah stator (rangka stator) dari besi tuang. 2. Inti stator dari besi lunak atau baja silikon. 3. Alur, bahannya sama dengan inti, dimana alur ini merupakan tempat meletakkan belitan (kumparan stator). 4. Belitan (kumparan) stator dari tembaga. Rangka stator motor induksi didisain dengan baik dengan empat tujuan yaitu: 1. Menutupi inti dan kumparannya. 2. Melindungi bagian-bagian mesin yang bergerak dari kontak langsung dengan manusia dan dari goresan yang disebabkan oleh gangguan objek atau gangguan udara terbuka (cuaca luar). 3. Menyalurkan torsi ke bagian peralatan pendukung mesin dan oleh karena itu stator didisain untuk tahan terhadap gaya putar dan goncangan. 4. Berguna sebagai sarana rumahan ventilasi udara sehingga pendinginan lebih efektif. Berdasarkan bentuk konstruksi rotornya, maka motor induksi dapat dibagi menjadi dua jenis seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.1, yaitu. 1. Motor induksi dengan rotor sangkar (squirrel cage). 2. Motor induksi dengan rotor belitan (wound rotor) a) Rangka Stator b) Rotor Belitan c) Rotor Sangkar Gambar 3.1 Bentuk konstruksi dari motor induksi Konstruksi rotor motor induksi terdiri dari bahagian-bahagian sebagai berikut. 1. Inti rotor, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti stator. 2. Alur, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti. Alur merupakan tempat meletakkan belitan (kumparan) rotor. 3. Belitan rotor, bahannya dari tembaga.

4. Poros atau as. Diantara stator dan rotor terdapat celah udara yang merupakan ruangan antara stator dan d an rotor. Pada celah udara ini lewat fluks induksi stator yang memotong kumparan rotor sehingga meyebabkan rotor berputar. Celah udara yang terdapat antara stator dan rotor diatur sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil kerja motor yang optimum. Bila celah udara antara stator dan rotor terlalu besar akan mengakibatkan efisiensi motor induksi rendah, sebaliknya bila jarak antara celah terlalu kecil/sempit akan menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. Bentuk gambaran sederhana penempatan stator dan rotor pada motor induksi diperlihatkan pada gambar 3.2.

Gambar 3.2 Gambaran sederhana motor induksi dengan satu kumparan stator dan satu kumparan rotor

Tanda silang (x) pada kumparan stator atau rotor pada gambar 3.2 menunjukkan arah arus yang melewati kumparan masuk ke dalam kertas (tulisan ini) sedangkan tanda titik (.) menunjukkan  bahwa arah arus keluar dari kertas. Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (ns =, 120f/2p). Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor -konduktor -kondu ktor pada rotor, sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan turut berputar mengikuti medan putar stator. Perbedaan  putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya Bertambahnya beban, akan memperbe sar kopel motor yang oleh karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan putaran rotor pun akan bertambah besar. Jadi. Bila beban motor  bertambah, putaran rotor cenderung menurun.

3.2. Prinsip Kerja Motor Induksi Induksi Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator kepada kumparan rotornya. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan d ari 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. 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. Besarnya kecepatan sinkron ini adalah sebagai berikut. wsink  = 2pf (listrik, rad/dt) (3.1) = 2pf / P (mekanik, rad/dt) atau:  Ns = 60. f / P (putaran/menit, rpm) (3.2) yang mana : f = frekuensi sumber AC (Hz) P = jumlah pasang kutup  Ns dan wsink = kecepatan putaran sinkron medan magnet stator Prinsip kerja motor induksi berdasarkan macam fase sumber tegan gannya dapat dijelaskan lebih lanjut sebagai berikut dibawah ini. 1. Sumber 3-fase

Sumber 3-fase ini biasanya digunakan oleh motor induksi 3-fase. Motor induksi 3-fase ini 0 mempunyai kumparan 3-fase yang terpisah antar satu sama lainya sejarak 120  listrik yang dialiri 0 oleh arus listrik 3-fase yang berbeda fase 120  listrik antar fasenya, sehingga keadaan ini akan menghasilkan resultan fluks magnet yang berputar seperti halnya kutup magnet aktual yang  berputar secara mekanik. Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan motor induksi 3-fase dengan dua kutup stator diperlihatkan pada gambar 3.3.

F1 S3 F2 F3 S1 S2

Gambar 3.3 Bentuk hubungan kumparan motor induksi 3-fase dengan dua kutup stator

Berntuk gambaran fluk yang terjadi pada motor induksi 3-fasa diperllihatkan pada gambar 3.4 (fluks yang terjadi pada kumparan 3-fase diasumsikan sinusoidal seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.4a dengan arah fluks positif seperti gambar 3.4b) SHAPE \* MERGEFORMAT q Fm F Gambar 3.4 Fluks yang terjadi pada motor induksi 3-fase dari gambar 3.3 Bila dimisalkan nilai fluks maksimum yang terjadi pada salah satu fasen ya disebut f m , maka resultan fluks f r r pada    pada setiap saat diperoleh dengan melakukan penjumlah vektor dari masingmasing fluks f 1 , f 2 dan f 3 akibatpengaruh 3-fasenya. Bila nilai f r r dihitung setiap 1/6 perioda dari d ari   gambar 3.4adengan mengambil titik-titik 0, 1, 2 dan 3 maka akan diperoleh bentuk gambaran  perputaran fluks stator seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.5. Bentuk perhitungan hingga terjadinya perputaran fluks magnet stator dari gambar 3.5 dapat diterangkan dengan memperhatikan kembali titik-titik 0, 1, 2 dan 3 pada gambar 3.4 sehingga didapatkan sebagai berikut. 0

(i) Saat q = 0  pada gambar 3.4a akan diperoleh : f 1 = 0, f 2 = –   = –  [()/2]  [()/2] x f m , f 3 = [()/2] x f m

Penjumlahan vektor dari ketiga vektor f 1 ,f 2 dan f 3 ini menghasilkan vektor f r rseperti yang   diperlihatkan pada gambar 5(i) dengan perhitungan : 0

f r r = [()/2] x f m = (3/2) f m   2 x [()/2] x f m x cos (60 /2) = x [()/2] 0

(ii) Saat q = 60  pada gambar 3.4a akan diperoleh : f 1 = [()/2] x f m , f 2 = –   = –  [()/2]  [()/2] x f m , f 3 = 0 Penjumlahan vektor dari ketiga vektor f 1 ,f 2 dan f 3 ini menghasilkan vektor f r rseperti yang   diperlihatkan pada gambar 5(ii) dengan perhitungan : 0

f r r = [()/2] x f m = (3/2) f m   2 x [()/2] x f m x cos (60 /2) = x [()/2] Di sini dapat dilihat bahwa resultan fluks yang diha silkan adalah tetap sebesar (3/2) f m dan  0  berputar searah jarum jam dengan besar sudut sebesar 60 . 60 60 60 60 Fr  = 1,5 Fm Fr  =  = 1,5 Fm Fr  = 1,5 Fm Fr  = 1,5 Fm F2 F3 -F2 F1 -F2 F1 -F3 -F3 (iv) q = 180 (i) q = 0 (iii) q = 120 (ii) q = 60

Gambar 3.5Bentuk perputaran fluks stator dari gambar 3.4 0

(iii) Saat q = 120  pada gambar 3.4a akan diperoleh : f 1 = [()/2] x f m , f 2 = 0 ,f 3 = –   = –  [()/2]  [()/2] x f m Penjumlahan vektor dari ketiga vektor f 1 ,f 2 dan f 3 ini menghasilkan vektor f r rseperti yang   diperlihatkan pada gambar 2.4(iii) dengan perhitungan : 0

f r r = [()/2] x f m = (3/2) f m   2 x [()/2] x f m x cos (60 /2) = x [()/2] Di sini dapat dilihat bahwa resultan fluks yang diha silkan adalah tetap lagi sebesar (3/2) f m dan 0 0  berputar lagi searah jarum jam dengan besar sudut sebesar 60  atau 120  dari saat awal. 0

(iv) Saat q = 180  pada gambar 3.4a akan diperoleh : f 1 = [()/2] x f m , f 2 = –   = –  [()/2]  [()/2] x f m , f 3 = 0 Penjumlahan vektor dari ketiga vektor f 1 ,f 2 dan f 3 ini menghasilkan vektor f r rseperti s  eperti yang diperlihatkan pada gambar 5(iv) dengan perhitungan : 0

f r r = [()/2] x f m = (3/2) f m   = 2 x [()/2] x f m x cos (60 /2) = x [()/2] Di sini dapat dilihat bahwa resultan fluks yang diha silkan adalah tetap lagi sebesar (3/2) f m dan 0 0  berputar lagi searah jarum jam dengan besar sudut sebesar 60  atau 180  dari saat awal. Dari uraian yang telah dijelaskan di atas, maka dapat disimpulkan sebagai berikut.

1. Resultan fluks yang dihasilkan konstan sebesar (3/2) f m yaitu 1,5 kali fluks maksimum yang terjadi dari setiap fasenya. 2. Resultan fluks yang terjadi berputar disekeliling stator dengan kecepatan konstan sebesar 60.f /P (telah dijabarkan sebelumnya). Besarnya fluks konstan yang terjadi pada motor induksi 3-fase juga dapat dibuktikan secara matematik. Dengan cara mengambil salah satu fase-1 sebagai referensi maka didapatkan sebagaiberikut. Misalkan fluks yang dihasilkan oleh kumparan a-a a-a (fasa 1) pada saat “t” dapat dinyatakan dalam koordinat polar, yaitu : f 1 = f a cos f (3.3) Dan fluks yang dihasilkan oleh kumparan ku mparan b-b (fasa 2) dan c-c (fasa 3) 3 ) masing-masing adalah : f 2 = f  b cos (f - 120°) (3.4) f 3 = f c cos (f - 240°) (3.5) Karena amplitudo fluks berubah menurut waktu secara sinusoid, maka amplitudo f a, a, f   b dan f c dapat dituliskan: f a = f maks maks cos wt (3.6) f  b = f maks maks cos (wt - 120°) (3.7) f c = f maks maks cos (wt - 240°) (3.8) Fluks resultan adalah jumlah ketiga fluks tersebut da n merupakan fungsi tempat (f) dan waktu (t). f t(f,t) = f m cos wt cos f + f m cos (f - 120°) cos (wt - 120°) + f m cos (f - 240°) cos (wt - 240°) 240 °) Dengan memakai transformasi trigonometri dari : cos a cos b = ½ cos (a - b) + ½ cos (a + b) (3.9) didapat : f t(f,t) = ½f m cos (f - wt) + ½f m cos (f + wt) + ½f m cos (f - wt) + ½f m cos (f + wt - 240°) + ½f m cos (f - wt) + ½f m cos (f + wt - 480°) Suku kedua, keempat, dan keenam saling menghapuskan, maka diperoleh:

f t(f,t) = 1,5 f m cos (f - wt) (3.10)

2. Sumber 2-fasa atau 1-fasa

Pada dasarnya, prinsip kerja motor induksi 1-fasa 1 -fasa sama dengan motor induksi 2-fasa yang tidak simetris karena pada kumparan statornya dibuat dua kumparan (yaitu kumparan bantu dan kumparan utama) yang mempunyai mempun yai perbedaan secara listrik dimana antara masing-masing kumparannya tidak mempunyai nilai impedansi yang sama dan umumnya motor bekerja dengan satu kumparan stator (kumparan utama). Khusus untuk motor kapasitor-start kapasitor-run, maka motor ini dapat dikatakan bekerja seperti haln ya motor induksi 2-fasa yang simetris karena motor ini bekerja dengan kedua kumparannya (kumparan bantu dan kumparan utama) mulai dari start sampai saat running (jalan). Motor induksi 1-fase yang bekerja dengan satu kumparan stator pada saat running (jalan) dapat dap at dikatakan bekerja bukan berdasarkan medan putar, tetapi bekerja berdasarkan gabungan medan maju dan medan mundur. Bila salah satu medan tersebut dibuat lebih besar maka rotornya akan  berputar mengikuti perputaran medan ini. Bentuk gambaran proses terjadinya medan maju dan medan mundur ini dapat dijelaskan dengan menggunakan teori perputaran medan ganda seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.6. -Fm +Fm Fm/2 Fm/2 Fm/2 Fm/2 Fm sin q +q -q -q +q

Gambar 3.6 Teori perputaran medan ganda pada motor induksi 1-fase

Gambar 3.6 memperlihatkan bahwa fluks sinusoidal bolak balik dapat ditampilkan sebagai dua fluks yang berputar, dimana masing-masing fluks bernilai setengah dari nilai fluks bolak-

 baliknya yang berputar dengan kecepatan sinkron dengan arah yang saling berlawanan. Gambar 3.6a memperlihatkan bahwa fluks total yang dihasilkan sebesar Fm adalah akibat pengaruh dari masing-masing komponen fluks A dan B yang mempunyai nilai sama sebesar Fm / 2 yang  berputar dengan arah yang berlawanan. Setelah fluks A dan B berputar sebesar +q dan -q (pada gambar 3.6b) resultan fluks yang terjadi menjadi 2 x (Fm/2) sin (2q/2) = Fm sin q. Selanjutnya setelah seperempat lingkaran resultan fluks yang terjadi (gambar 3.6c ) menjadi nol karena masing-masing fluks A dan B mempunyai harga yang saling menghilangkan. Setelah setengah lingkaran (gambar 3.6d) resultan fluks A dan b akan menghasilkan –  menghasilkan – 2 x (Fm/2) = –  = –  F  Fm (arah  berlawanan dengan gambar 3.6a). Selanjutnya setelah tigaperempat lingkaran (gambar 3.6e) resultan fluks A dan B yang terjadi kembali nol karena masing-masing fluks yang saling menghilangkan. Proses pada gambar 3.6 ini akan terus berlangsung sehingga terlihat bahwa medan fluks yang terjadi adalah medan maju dan medan mundur karena pengaruh fluks magnet  bolak balik yang dihasilkan oleh sumber arus bolak balik. 3.3 Slip

Apabila rotor dari motor induksi berputar dengan kecep atan Nr , dan medan magnet stator  berputar dengan kecepatan Ns, maka bila ditinjau perbedaan kecepatan relatif antara kecepatan medan magnet putar stator terhadap kecepatan rotor, ini disebut kecepatan slip yang besarnya sebagai berikut. Kec.slip = Ns –  Ns –  Nr  Nr (3.11) Kemudian slip (s) adalah : S = (3.12)

Frekuensi yang dibangkitkan pada belitan rotor adalah f 2 dimana f 2 = (3.13) dengan: p = jumlah kutup magnet stator. Sedangkan frekuensi medan putar stator adalah f l, di mana f 1 = (3.14) Dari persamaan –   persamaan di atas akan diperoleh = f 2 = sf 1 (3.15)

Apabila, slip = 0 (karena Ns=Nr) maka f 2 = 0. Apabila rotor ditahan slip = 1 (karena Nr= 0) maka f 2 = f 1. Dari persamaan f 2 = sf 1, diketahui bahwa frekuensi rotor dipengaruhi oleh slip. Oleh karena GGL induksi dan reaktansi pada rotor merupakan fungsi frekuensi maka besarnya juga turut dipengaruhi oleh slip. Besarnya GGL induksi efektif pada kumparan stator adalah : E1 = 4,44 f 1 N1 fm (3.16) Selanjutnya, besarnya GGL induksi efektif pada kumparan rotor adalah : E2S = 4,44 f 2 N2 fm (3.17) = 4,44 s f 1 N2 fm = s.E2 dimana : E2 = GGL pada saat rotor diam (Nr = Ns) E2S = GGL pada saat rotor berputar. Selanjutnya karena kumparan rotor mempunyai reaktansi induktif yang dipengaruhi oleh frekuensi, maka dapat dibuatkan : X2S = 2p f 2 L2 (3.18) = 2p s.f 1 L2 = sX2 dengan : X2S = reaktansi pada saat rotor berputar. X2 = reaktansi pada saat rotor diam. (Nr = Ns).

3.4 Arus Rotor Lilitan rotor dihubung singkat dan tidak mempunyai hubungan langsung dengan sumber, arusnya diinduksikan oleh fluks magnet ber sama (f) antara stator dan rotor yang melewati celah udara, sehingga arus rotor ini bergantung kepada perubahan-perubahan yang terjadi pada stator. Apabila tegangan sumber V1 diberikan pada stator, pada stator timbul tegangan E1 yang diinduksikan oleh fluks-fluks tersebut yang juga menimbulkan tegan gan E pada rotor, (E2 =

E1 pada saat rotor ditahan dan s E2 = E1 pada waktu motor berputar dengan slip s). Besarnya arus rotor I2 akan diimbangi dengan arus stator tapi dengan arah berlawanan agar fluks magnet  bersama (fm) tetap konstan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.7. Gambar 3.7: Diagram vektor motor induksi dengan tinjauan sederhana Pada slip s, arus rotor ditentukan oleh s E2 (GGL rotor) dan Z2(impedansi rotor), sehingga akan diperoleh: I1== –  I  I2 = (3.19) I1 ketinggalan sebesar j2 terhadap V1, dengan:  j2 = arc tan (3.20)

3.5. Rangkaian Pengganti Motor Induksi 3-fasa Motor induksi 3-fasa mempunyai kumparan stator dan kumpa ran rotor.Rangkaian pengganti rotor motor induksi ideal digambarkan pada gambar 3.8. Gambar 3.8 Rangkaian pengganti rotor motor induksidengan tinjauan sederhana.

GGL induksi pada rotor adalah sE2 = E1, jika dibuat El = E2 maka semua unsur yang ada di rotor harus dibagi dengan “s”, sehingga r 2 menjadi dans.X2 menjadi X2. Selanjutnya dapat juga dibuatkan : (3.21) dengann arus rotor I2 tetap sama dengan I2 sebelumnya. Bila dinamakan tahanan stator = r 1 dan reaktansi induksi dari fluks bocor kumparan stator = X1, akan dapat dibuatkan rangkaian  pengganti motor induksi 3-fasa perfasanya seperti gambar 3.9. Selanjutnya, bila rotor dilihat dari sisi stator akan diperoleh gambar 3.10 dengan r m (tahanan karena pengaruh rugi-rugi inti) dan Xm(reaktansi induktif magnet) pada inti. Gambar 3.10 merupakan gambar rangkaian pendekatan (ekivalen) motor induksi 3-fasa perfasa yang sudah merupakan standar untuk menganalisa rangkaian karena sisi rotor dilihat dari sisi stator.

Gambar 3.9. Rangkaian pengganti motor induksi 3-fasa perfasa

E2’=E1

Gambar 3.10 Rangkaian pengganti dengan rotor disesuaikan terhadap stator .

Gambar 3.10 memperlihatkan bahawa untuk menggabungkan rangkaian stator dan rangkaian rotor, rangkaian rotor harus disesuaikan dengan rangkaian stator. Apabila rangkaian rotor disesuaikan terhadap rangkaian stator maka rangkaian rotor dianggap mempunyai nilai yang sama dengan bayangan dari rangkaian stator itu sendiri, sehingga E1 = E2‟. Selanjutnya untuk  parameter-parameter yang lain pada sisi rotor juga diberik tanda ( ‘ ) seperti yang diperlihatkan  pada gambar 3.10.

3.6. Daya Motor Induksi Dengan memperhatikan gambar 3.8 sampai dengan gambar 3.10 dapat dibuatkan besarnya daya aktif makanik yang ditransfer dari stator melalui celah udar k e rotor (Pg) sebesar. 2

2

Pg = I2  . = I2 . () (3.22) 2

2

= (I2‟)  . = I2‟ . () dan rugi-rugi daya aktif pada kumparan rotor (Pr 2) sebesar: 2

2

Pr 2 = I2  r 2 = (I2‟) .r 2 (3.23) Selanjutnya daya aktif mekanik yang bermanfaat untuk menggerakkan rotor (Pm) sebesar: 2

2

Pm = I2 . = (I2‟) . (3.24) Bila dibuatkan perbandingan antara ketiga daya tersebut, dengan asumsi rugi-rugi putar diabaikan, maka dapat dibuatkan perbandingan sebagai berikut. Pm : Pr 2 = (1-s) : s (3.25) Pg : Pm : Pr 2 = 1: (1 - s) : s (3.26)

Kemudian rugi-rugi daya aktif pada kumparan kumpa ran primer motor induksi 3-fasa perfasa (P1) dapat dibuatkan sebagai berikut. 2

P1 = I1  r 1 (3.27) Daya masukan motor induksi 3-fasa perfasa menjadi: Pin = P2 + Pg (3.28) Selanjutnya daya 3-fasanya dapat dibuatkan sebagai berikut. Pin (3ph) = 3. Pin(3ph) (3.29) Pin (3ph) = VL. IL. Cos (3.30) Dengan = perbedaan sudut antara VL dan IL.

3.7 Torsi Motor Induksi Torsi berhubungan dengan kemampuan motor untuk mesuplai beban mekanik. Oleh karena itu Torsi (T) secara umum dapat dirumuskan sebagai b erikut. T = (3.31) Dengan : wr  = kecepatan sudut (mekanik) dari rotor. Dari persamaan (3.12) dapat dibuat bahwa Nr = Ns (1-s), sehingga diperoleh pula: wr  = ws (1-s) (3.32) Bila dilihat torsi mekanik yang ditransfer pada rotornya (perhatikan gambar 3.10) akan diperoleh sebagai berikut. Tg = (3.33) Dimana: k= a= Ttorsi start yang dibutuhkan pada motor induksi dapat dihitung dengan memasukkan nilai s = 1  pada persamaan (3.33). Selanjutnya dengan memperhatikan persamaan 3.26, torsi mekanik yang  bermanfaat untuk memutar rotor menjadi:

Tm = (3.34) Torsi maksimum dicapai pada , maka dari persamaan (3.33), maka diperoleh: 2

2

a (s  + a ) –  s.a  s.a (2s) = 0 2

2

2

2

2

s  + a  –  2  2 s  = 0 s  = a

s = ± a (3.35) Dari keadaan ini akan diperoleh torsi maksimum (Tmx) sebesar: Tmx = (3.36)

Torsi maksimum (1/2k) tersebut dicapai pada slip positif (mesin bertindak sebagai motor induksi) dan pada slip negatif (mesin bertindak sebag ai generator induksi). Hubungan antara torsi dan slip dinyatakan pada gambar 3.11.

Gambar 3.11 Hubungan antara torsi dan slip motor induksi Dengan memperhatikan gambar 3.11 dapat dilihat bahwa: - Pada kecepatan hipersinkron (kecepatan melebih kecepatan sinkron), slipnya negatif (biasanya kecil), mesin beroperasi sebagai generator induksi dengan torsi bekerja dengan arah yang  berlawanan dengan putaran medan putar. - Saat mesin bekerja pada kecepatan di antara standstill dan kecepatan sinkron, dengan slip  positif antara 1 dan 0: Mesin berputar pada keadaan tanpa beban sehingga beban sehingga slipnya kecil sekali, GGL rotor juga kecil sekali, Z2(rotor circuit impedance) impedance) hampir R murni dan arus cukup untuk membangkitkan torsi dan memutar rotornya. - Selanjutna beban mekanik dipasang pada poros sehingga poros sehingga putaran rotor makin lambat, slip naik, n aik, GGL rotor naik (besar maupun frekuensinya), menghasilkan arus dan torsi yang lebih besar. - Jika motor induksi diputar berlawanan dengan arah putaran medan putar maka masih akan dihasilkan torsi yang bertindak sebagai rem dan terjadi penyerapan tenaga mekanik: Misal nya n ya mesin dalam keadaan berputar dengan slip “s”, kemudian arah medan putar tiba-tiba tiba-tiba di balik, maka akan terjadi rotor mempunyai slip (2 - s), kecepatan turun menuju nol dan dapat dibawa ke kondisi standstill. Cara ini adalah cara pengereman motor yang disebut dengan plugging  dengan plugging .

3.8. Hubungan Antara Torsi dan Slip

Dari persamaan (34) terlihat bahwa untuk s = 0, T = 0 sehingga kurva dimulai dari titik 0. Pada kecepatan normal (mendekati kecepatan sinkron, harga (s.X2) sangat kecil dibanding harga r 2-nya, sehingga T = untuk r2 konstan. Gambar 3.12. Grafik T = f  = f (s) (s) untuk bermacam-macam nilai r 2 pada motor induksi

Apabila slip terus dinaikkan (dengan menambah beban motor) torsi (T) terus meningkat dan mencapai harga maksimum pada saat s = , torsi ini disebut pull disebut pull - out  atau  atau break - down torque. Dengan torque. Dengan bertambahnya beban, slip makin besar, putaran motor makin turun maka lama-lama X2 meningkat terus sehingga “r 2” dapat diabaikan bila dibandingkan terhadap (s.X2) sehingga bentuk kurva torsi - slip sesudah me ncapai titik maksimum berobah dalam setiap  penambahan beban motor dimana torsi yang dihasilkan motor akan terus merosot, akibatnya  putaran semakin pelan dan akhirnya berhenti. Pada prinsipnya daerah kerja dari motor berada di antara slip, s = 0 dan s = saatmencapai torsi maksimum, perhatikan perhatikan gambar 3.12. Dari gambar 3.12 terlihat bahwa nilai Tmaks tergantung dari “r 2”, makin besar harga “r 2” makin besar pula nilai slip untuk mencapai Tmaks.

3.9 Membalik Arah Putaran Motor Induksi 3-fasa Untuk membalik putaran motor dapat dilaksanakan dengan menukar dua di antara tiga kawat dari sumber tegangannya seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.13.

Gambar 3.13 Cara membalik arah putaran motor induksi 3-fasa

3.10 Memilih Motor Listrik 

Setiap motor listrik sebagai alat penggerak sudah mempun yai klasifikasi tertentu sesuai dengan maksud penggunaannya menurut kebutuhan yang diinginkan. Klasifikasi tiap motor listrik bisa dibaca pada papan nama (name (name plate) plate) yang dipasang padanya sehingga untuk berbagai keperluan  bisa dipilih motor yang sesuai.

Di dalam pemakaian sederhana, klasifikasi motor hanya dikenal menurut:: 1. Tenaga output motor (HP). 2. Sistem tegangan (searah, bolak-balik, ukurannya, fasenya). 3. Kecepatan motor (rendah, sedan, tinggi). Dalam pemakaian yang sederhana ini belum dicapai hal-hal lain yang sangat penting dalam memilih motor yang sesuai. Jadi dapat disimpulkan bahwa klasifikasi motor ini sangatlah luas mencakup dalam: 1. Hal-hal yang dibutuhkan oleh mesin-mesin yang digerakkan (driven machines) yang sesuai dengan: tenaga dan torsi yang dibutuhkan 2. Karakteristik beban dan macam-macam kerja yang diperlukan 3. Konstruksi mesin-mesin yang digerakkan Hal-hal yang demikian akan memberikan pula macam-macam variasi bentuk dari motor termasuk alat-alat perlengkapannya (alat-alat pengusutan dan pengaturan). 3.11 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  split phase motor ) 2. Motor kapasitor (capacitor (capacitor motor ) a. Kapasitor start (capacitor start motor)  b. Kapasitor start-kapasitor jalan (capacitor start-capacitor start-capacitor run motor) c. Kapasitor jalan (capacitor run motor) 3. Motor kutub bayangan ( shaded  shaded pole motor ) Penjelasan dari jenis-jenis motor ini dijabarkan sebagai berikut di bawah ini. 3.11.1 Motor fase belah/fase bagi

Motor fase belah mempunyai kumparan utama dan kumparan bantu yang tersambung paralel dan o mempunyai perbedaan fasa antara keduanya mendekati 90  listrik. Gambaran konstruksi dan  bentuk rangkaian sederhana pemasangan kumparannya diperlihatkan pada gambar 3.14.

c)

b)

a)

Gambar 3.14 Bentuk konstruksi dan hubungan kumparan motor induksi fasa belah

Gambar 3.14a memperlihatkan letak kumparan utama dan kumparan bantu yang diatur berjarak o 90  listrik, gambar 3.14b memperlihatkan hubungan kumparan utama dan kumparan bantu dalam rangkaiannya dan gambar 3.14c memperlihatkan hubungan arus dan tegangan yang terjadi pada kumparan motor induksi fasa belah. Di dalam prakteknya diusahakan antara arus kumparan o  bantu dan kumparan utamanya berbeda fasa mendekati 90  listrik. Dengan cara ini maka

kumparan motor menjadi seolah-olah seperti motor induksi dua fase yang akan dapat menghasilkan medan magnet yang seolah-olah berputar sehingga motor induksi ini dapat  berputar sendiri (self starting). starting). Pada motor fase boleh, “kumparan “kumparan utama” mempunyai utama”  mempunyai tahanan murni rendah dan rendah dan reaktansi tinggi, tinggi, sebaliknya sebaliknya “kumparan “kumparan bantu” mempunyai bantu”  mempunyai tahanan murni yang tinggi tetapi tinggi tetapi reaktansinya rendah. Tahanan murni kumparan bantu dapat dipertinggi dengan menambah R yang disambung secara seri dengannya (disebut motor resistor) atau dengan menggunakan kumparan kawat yang diameternya sangat kecil. Bila pada kumparan bantuk diberik kapasitor, maka motor ini disebut motor kapasitor (capacitor motor). Motor fase belah ini biasanya sering disebut motor resistor saja , sedangkan untuk motor kapasitor jarang disebut sebagai motor fase belah karena walaupun prinsipnya adalah membagi dua fasa tetapi nilai perbedaan fasanya hampir mendekati o 90 , sehingga kerjanya mirip dengan motor induksi 2-fasa dan umum disebut sebagai motor kapasitor saja. Untuk memutuskan arus, kumparan Bantu dilengkapi 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 adalah saklar sentrifugal . Khusus untuk penerapan motor fase belah ini pada lemari es biasanya digunakan rele. 3.11.2 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. Pada lemari es umumnya memakai rele sebagai saklar sentrifugalnya. Berdasarkan  penggunaan kapasitor pada motor kapasitor, maka motor kapasitor ini dapat dibagi dalam hal sebagai berikut di bawah ini. capacitor start motor  1. Motor kapasitor start   (  (capacitor )

Pada motor kapasitor, pergeseran fase antara arus kumparan utama (Iu) dan arus kumparan bantu (I b) didapatkan dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang seri terhadap kumparan  bantunya seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.15. Gambar 3.15 Bagan rangkaian motor kapasitor dan diagram vektor Iu dan I b Kapasitor yang digunakan pada umumnya adalah kapasior elektrolik yang pemasangannya tidak  permanen pada motor (sebagai bagian yang dapat dipisahkan). Kapasitor start direncanakan khususnya untuk waktu pemakaian yang singkat, sekitar 3 detik, dan tiap jam hanya 20 kali  pemakaian. Bila saat start dan setelah putaran motor mencapai 75% dari kecepatan penuh, saklar sentrifugal (CS) otomatis akan terbuka untuk memutuskan kapasitor dari rangkaian, sehingga yang tinggal selanjutnya hanya kumparan utama saja.. Pada sebahagian motor ini ada yang menggunaan rele sebagai saklar sentifugalnya. Ada 2 bentuk pemasangan rele yang biasa digunakan yaitu penggunaan rele arus dan rele tegangan seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.16 dan gambar 3.17.

Gambar 3.16 Bentuk penggunaan rele arus dalam rangkaian Arus start  Arus start  yang  yang dihasilkan pada gambar 3.16 cukup besar sehingga medan magnet yang dihasilkan oleh rele sanggup untuk menarik kontak NO (normally open) menjadi menutup (berhubungan), setelah motor berjalan dan mencapai kecepatan 75% kecepatan nominalnya, maka arus motor sudah turun menjadi kecil kontak NO yang terhubung tadi terlepas kembali karena medan magnet yang dihasilkan tidak sanggup untuk menarik kontak NO sehingga kapasitor dilepaskan lagi dari rangkaian. Gambar 3.17 Bentuk penggunaan rele tegangan dalam rangkaian Tegangan awal saat start  saat start  yang  yang dihasilkan pada rele gambar 3.17 masih kecil sehingga medan magnet yang dihasilkan oleh rele tidak sanggup untuk menarik kontak NC (normally close) menjadi terbuka (memisah), setelah motor berjalan dan mencapai kecepatan 75% kecepatan nominalnya, maka tegangan pada rele sudah naik menjadi normal sehingga kontak NC yang terlepas tadi terhubung karena medan magnet yang dihasilkan rele sanggup untuk menarik kontak NC menjadi terbuka sehingga kapasitor dilepaskan lagi dari rangkaian. Disamping itu, penggunaan kapasitor start pada m otor kapasitor dapat divariasikan misalnya dengan tegangan tegangan ganda seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.18. Gambar 3.18 Motor kapasitor start tegangan ganda, putaran satu arah. Untuk penggunaan tegangan rendah pada gambar 3.18, kumparan utama I dan kumparan utama II diparalel dengan cara terminal 1 dikopel dengan 3, terminal 2 dikopel dengan 4, kemudian terminal 1 dan 2 diberikan untuk sumber tegangan. Untuk tegangan tingginya, kumparan utama I dan kumparan utama II dihubungkan secara seri, kemudian terminal 1 dikopel dengan 4 dan terminal 3 dan 2 untuk sumber tegangan. Motor kapasitor start yang sederhana juga dapat diperlengkapi dengan pengaturan kecepatan dan  pembalik arah putaran seperti yang diperlihatkan pada contoh berikut di bawah ini. a. Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan arah putaran yang dapat dibalik (three (three leads reversible capacitor start motor ) diperlihatkan pada gambar 3.19. Gambar 3.19 Motor kapasitor start dengan 3 ujung dengan pembalik arah putaran

 b. Motor kapasitor start 2 kecepatan seperti yang diperlihatkan pada gambar3.20. Gambar 3.20 Motor kapasitor start 2 kecepatan. Bila saklar diatur pada posisi low pada gambar 3.20, motor berputar lambat, sedangkan sedangk an bila saklar diatur pada posisi high, motor berputar lebih cepat, karena kumparan cepat (high run)

mempunyai jumlah kutub sedikit sedangkan kumparan lambat (low run) mempunyai jumlah kutub yang lebih banyak. c. Motor kapasitor start dengan 2 kumparan dan menggunakan 2 buah kapasitor seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.21. Gambar 3.21 Motor kapasitor start dengan 2 kecepatan dan menggunakan 2 buah kapasitor.

capacitor star star t-capacitor t-capacitor r un m otor  2. Motor kapasitor start dan jalan ( capacitor ). ).

Pada dasarnya motor ini sama dengan den gan 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 jalan yang terpisah memungkinkan perancangan motor memilih ukuran optimum masing-masing, yang menghasilkan kopel start yang sangat baik dan  prestasi jalan yang 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 j (faktor daya). 3. Memperbesar torsi start, 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 jalan dengan nilai kapasitor yang lebih rendah (kapasitas kecil) agar motor dapat bekerja dengan lebih  baik. Bentuk gambaran motor jenis ini diperlihatkan pada gambar 3.22. Pertukaran harga kapasitor dapat dicapai dengan dua cara sebagai berikut. a) Dengan menggunakan dua kapasitor yang dihubungkan secara paralel pada rangkaian bantu, kemudian setelah saklar otomatis bekerja maka hanya sebuah kapasitor yang terhubung secara seri dengan kumparan bantu (gambar 3.22a)

 b) Dengan memasang sebuah kapasitor yang dipasang secara paralel dengan ototransformator step up (gambar 3.22b). a) b)

Gambar 3.22 Cara mendapatkan pertukaran harga kapasitor capacitor citor ru n motor  motor  3. Motor kapasitor jalan ( capa ). ).

Motor ini mempunyai kumparan bantu yang disambung secara seri dengan sebuah kapasitor yang terpasang secara permanen pada rangkaian motor. Kapasitor ini selalu berada dalam rangkaian motor, baik pada waktu start maupun jalan, sehingga motor ini tidak memerlukan saklar otomatis. Oleh karena kapasitor yang digunakan tersebut selalu dipakai baik pada waktu start maupun pada waktu jalan maka harus digunakan kapasitor yang memenuhi syarat tersebut yaitu kapasitor yang berjenis kondensator minyak, atau kondensator kertas minyak. Pada umumnya kapasitor yang digunakan berkisar antara 2 sampai 20m F, bentuk hubungannya pada rangkaian motor diperlihatkan pada gambar 3.23 dengan jenis dua arah putaran. Gambar 3.23 Motor kapasitor jalan yang bekerja dengan 2 arah putaran (maju dan mudur) dengan kumparan utama sama dengan kumparan bantu.

Pada gambar 3.23, waktu putaran kanan, kumparan A diseri dengan kapasitor dan kumparan B  bertindak sebagai kumparan utama, sedangkan pada waktu putaran kiri, kumparan B diseri dengan kapasitor dan berfungsi sebagai kumparan bantu, sehingga kumparan A sekarang  berfungsi sebagai kumparan utama. Selanjutnya pada gambar 3.24 diperlihatkan contoh  penerapan motor kapasitor jalan yang dapat diatur kecepatannya yang biasa diterapkan pada kipas angin. Gambar 3.24 Motor kapasitor jalan (permanen) dengan 2 kecepatan. Untuk menentukan berapa besar kapasitor yang harus dipasang pada motor, secara umum diterapkan diperlihatkan pa 3.11.3 Motor kutup bayangan

Motor kutub bayangan (Shaded (Shaded pole) pole) ini menggunakan kutup magnet stator yang dibelah dan diberi cincin pada bagian kutup yang kecil yang disebut kutup bayangan, dan sisi kutup yang  besar disebut kutub pokok (Un (Un shaded pole) pole) dengan rotor yang biasa digunakan adalah rotor sangkar tupai seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.25. Motor kutub bayangan ini biasanya diterapkan untuk kapasitas yang kecil dan sering dijumpai pada motor-motor kipas angin yang kecil. a) bentuk kutup 4 b) kutup bayangan diberi cicin

Gambar 3.25 Kutub utama dan kutub bayangan motor kutub bayangan Gambar 3.25b menunjukkan sebuah kutub dari motor kutub bayangan, kira-kira 1/3 dari kutub diberi alur yang selanjutnya dilingkari (diberi cincin) dengan satu lilitan hubung singkat (CU (CU Coil ) dan dikenal dengan kumparan bayangan  shading ( shading coil). coil). Kutub yang diberi cincin ini dikenal dengan nama kutub bayangan, dan bagian lainnya yang besar dikenal dengan kutup  bukan bayangan (Un (Un shaded pole). pole). Medan putar yang dihasilkan pada motor jenis ini adalah karena adanya induksi pada cincin hubung singkat yang terdapat pada kutub bayangan yang  berasal dari pengaruhi induksi magnet pada kutup yang lainya, sehingga motor ini menghasilkan fluks magnet yang berputar.

motor sinkrom 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 med an dialirkan ke rotor melalui cincin dan sikat.

2.1 Prinsip Kerja Motor Sinkron

Gambar 2.1 Terjadinya torsi pada motor sinkron (a) tanpa beban (b) kondisi berbeban (c) kurva karakteristik torsi

Gambar 2.1 memperlihatkan keadaan terjadinya torsi pada motor sinkron. Keadaan ini dapat dijelaskan sebagai berikut: apabila kumparan jangkar (pada stator) dihubungkan dengan sumber tegangan tiga fasa maka akan mengalir arus tiga fasa pada kumparan. Arus tiga fasa pada kumparan jangkar ini menghasilkan medan putar homogen (BS). Berbeda dengan motor induksi, motor sinkron mendapat eksitasi dari sumber DC eksternal yang dihubungkan ke rangkaian rotor melalui slip ring dan sikat. Arus DC pada rotor ini menghasilkan medan magnet rotor (BR) yang tetap. Kutub medan rotor mendapat tarikan dari d ari kutub medan putar stator hingga turut b erputar dengan kecepatan yang sama (sinkron). Torsi yang dihasilkan motor sinkron merupakan fungsi sudut torsi (d). Semakin besar sudut antara kedua medan magnet, maka torsi yang dihasilkan akan semakin besar seperti persamaan di bawah ini. T = k .BR .Bnet sin d (2.1) Pada beban nol, sumbu kutub medan putar berimpit dengan sumbu = 0). Setiap penambahan  beban membuat medan motor kumparan motor kumparan medan (d “tertinggal” dari medan stator, berbentuk

sudut kopel (d); untuk kemudian berputar dengan kecepatan yang sama lagi. Beban maksimum . Penambahan beban lebih lanjut mengakibatkan 90o tercapai ketika d= hilangnya kekuatan torsi dan motor disebut kehilangan sinkronisasi. Oleh karena pada motor sinkron terdapat dua sumber  pembangkit fluks yaitu arus bolak-balik (AC) pada stator dan arus searah (DC) pada rotor, maka ketika arus medan pada rotor cukup untuk membangkitkan fluks (ggm) yang diperlukan motor, maka stator tidak perlu memberikan arus magnetisasi atau da ya reaktif dan motor bekerja pada faktor daya = 1,0. Ketika arus medan pada rotor kurang (penguat bekurang), stator akan menarik arus magnetisasi dari jala-jala, sehingga motor bekerja pada faktor daya terbelakang (lagging). Sebaliknya bila arus pada medan rotor belebih (penguat berlebih), kelebihan fluks (ggm) ini harus diimbangi, dan stator akan menarik arus yang bersifat kapasitif dari jala-jala, dan karenanya motor bekerja pada faktor daya mendahului (leading). Dengan demikian, faktor daya motor sinkron dapat diatur dengan mengubah-ubah harga arus medan (IF)

2.2 Rangkaian Ekuivalen Motor Sinkron

Motor sinkron pada dasarnya adalah sama dengan generator sinkron, kecuali arah aliran daya  pada motor sinkron merupakan kebalikan dari generator sinkron. Oleh karena arah aliran daya  pada motor sinkron dibalik, maka arah aliran arus pada stator motor sinkron juga dapat dianggap dibalik. Maka rangkaianekuivalen motor sinkron adalah sama dengan rangkaian ekuivalen generator sinkron, kecuali arah arus Ia dibalik. Bentuk rangkaian ekuivalen motor sinkron diperlihatkan pada gambar 2.2. Gambar 2.2 Rangkaian ekuivalen motor sinkron Dari gambar 2.2 dapat dibuatkan persamaan tegangan rangkaian ekuivalen motor sinkron sebagai  berikut. = Ea + Ia.Ra + jIa.XS (2.2) Vq atau : - Ia.Ra –  Ia.Ra –  jIa.XS  jIa.XS (2.3) Ea = Vq 2.3 Kurva Karakteristik Torsi-Kecepatan Motor Sinkron

Motor sinkron pada dasarnya merupakan alat yang menyuplai tenaga ke beban pada kecepatan konstan. Kecepatan putaran motor adalah terkunci pada frekuensi listrik yang diterapkan, oleh karena itu kecepatan motor adalah konstan pada beban bagaimanapun. Kecepatan motor yang tetap ini dari kondisi tanpa beban sampai samp ai torsi maksimum yang bisa disuplai motor disebut torsi pullout. Bentuk karakteristik torsi terhadap kecepatan ini diperlihatkan pada gambar di  bawah ini. Gambar 2.3 Karakteristik torsi –  torsi –  kecepatan  kecepatan

Dengan mengacu kebali ke persamaan (2.3) dapat dibuatkan kembali persamaan torsi motor sinkron sebagai berikut. (2.4) Torsi maksimum motor terjadi ketika d = 90°. Umumn ya torsi maksimum motor sinkron adalah tiga kali torsi beban penuhnya. Ketika torsi pada motor sinkron melebihi torsi maksimum maka motor akan kehilangan sinkronisasi. Dengan mengacu kembali ke persamaan (2.1) dan (2.4), maka persamaan Torsi maksimum (pullout) motor sinkron dapat dibuatkan sebagai berikut. (2.5) atau (2.6) Dari persamaan di atas menunjukkan bahwa bahw a semakin besar arus medan, maka torsi maksimum motor akan semakin besar.

2.4 Pengaruh Perubahan Beban Pada Motor Sinkron

Gambar 2.4 Pengaruh perubahan beban pada motor sinkron Gambar 2.4 memberikan gambaran bentuk pengaruh perubahan beban pada motor sinkron. Jika  beban dihubungkan pada motor sinkron, maka motor akan membangkitkan torsi yang cukup untuk menjaga motor dan bebannya berputar pada kecepatan sinkron. Misal mula-mula motor sinkron beroperasi pada faktor daya mendahului (leading). Jika beban pada motor dinaikkan,  putaran rotor pada asalnya akan melambat. Ketika hal ini menjadi lebih besar dan torsi induksi akan terjadi, maka sudut torsi d naik. Kenaikan torsi induksi akan menambah kecepatan rotor, rotor, dan motor akan kembali berputar pada kecepatan sinkron tapi dengan sudut yang l torsi d ebih  besar.

2.5 Pengaruh Pengubahan Arus Medan pada Motor Sinkron

Kenaikan arus medan IF menyebabkan kenaikan besar Ea tetapi tidak mempengaruhi daya real yang disuplai motor. Daya yang disuplai motor berubah hanya ketika torsi beban berubah. Oleh karena perubahan arus medan tidak mempengaruhi kecepatan dan beban yang dipasang pada motor tidak berubah sehingga daya real yang disuplai motor tidak berubah, dan tegangan fasa sumber juga konstan, maka jarak daya pada diagram fasor dan Ia.cosq) juga harus konstan. Ketika arus medan dinaikan, (Ea.sin d maka Ea naik, tetapi ia hanya bergeser di sepanjang garis

dengan daya konstan. Gambaran hubungan pengaruh kenaikan arus medan pada motor sinkron diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Gambar 2.5 Pengaruh kenaikan arus medan pada motor sinkron Ketika nilai Ea naik, besar arus Ia mula-mula turun dan kemudian naik lagi. Pada nila Ea rendah, arus jangkar Ia adalah lagging dan motor bersifat induktif. Ia bertindak seperti kombinasi resitorinduktor dan menyerap daya reaktif Q. Ketika arus medan dinaikkan, arus jangkar menjadi kecil dan pada akhirnya menjadi segaris (sefasa) dengan tegangan. Pada kondisi ini motor bersifat resistif murni. Ketika arus medan dinaikkan lebih jauh, maka arus jangkar akan menjadi mendahului (leading) dan motor menjadi beban be ban kapasitif. Ia bertindak seperti kombinasi resistorkapasitor menyerap daya reaktif negatif –  negatif – Q (menyuplai daya reaktif Q ke sistem). Hubungan antara arus jangkar Iadengan arus medan IF untuk satu beban (P) yang tetap akan merupakan kurva yang berbentuk V seperti yang diperlihatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 2.6 Kurva V hubungan antara arus jangkar Ia dengan arus medan IF untuk satu beban (P) yang tetap pada motor sinkron Beberapa kurva V digambarkan untuk level daya yang berbeda. Arus jangkar minimum terjadi  pada faktor daya satu dimana hanya daya real yang disuplai ke motor. Pada titik lain, daya reaktif disuplai ke atau dari motor. Untuk arus medan lebih rendah dari nilai yang menyebabkan Ia minimum, maka arus jangkar akan tertinggal (lagging) dan menyerap Q. Oleh karena arus medan pada kondisi ini adalah kecil, maka motor dikatakan under excitation. Untuk arus medan lebih besar dari nilai yang menyebabkan Ia minimum, maka arus jangkar akan mendahului (leading) dan menyuplai Q. Kondisi ini disebut over excitation.

2.6 Kondensor Sinkron

Telah diterangkan sebelumnya bahwa apabila motor sinkron diberi penguatan berlebih, maka untuk mengkompensasi kelebihan fluks, dari jala-jala akan ditarik arus kapasitif. Karena itu motor sinkron (tanpa beban) yang diberi penguat p enguat berlebih akan berfungsi sebagai kapasitor dan mempunyai kemampuan untuk memperbaiki faktor daya. Motor sinkron demikian disebut kondensor sinkron.

2.7 Daya Reaktif 

Motor sinkron tanpa beban dalam keadaan penguatan tertentu dapat menimbulkan daya reaktif. Perhatikan diagram vektor motor sinkron tanpa beban pada gambar di bawah ini. Gambar 2.7 Diagram vektor daya reaktif motor sinkron tanpa beban

Pada gambar (a), penguatan normal, sehingga V = E. Motor dalam keadaan mengambang karena tidak memberikan ataupun menarik arus. Vberimpit dengan E karena dalam keadaan tanpa beban sudut = 0. Pada gambar (b), penguatan berlebih, sehingga E daya d >V. Arus kapasitif (leading current) ditarik dari jala-jala. Daya aktif P = = 0. Jadi, motor berfungsi sebagai pembangkit daya reaktif  VI cos q yang bersifat kapasitif (kapasitor). Pada gambar (c), penguatan berkurang, sehingga E < V. Arus magnetisasi (lagging current) ditarik dari jala-jala. J adi, motor berfungsi sebagai pembangkit daya reaktif yang bersifat induktif (induktor).

2.8 Starting Motor Sinkron

Pada saat start ( tegangan dihubungkan ke kumparan stator) kondisi motor adalah diam dan medan rotor BR juga stasioner, medan magnet ma gnet stator mulai berputar pada kecepatan sinkron. Saat t = 0, BR dan BS adalah segaris, maka torsi induksi pada rotor adalah nol. Kemudian saat t = ¼ siklus rotor belum bergerak dan medan magnet stator ke arah kiri menghasilkan men ghasilkan torsi induksi  pada rotor berlawanan arah jarum jam. Selanjutnya pada t = ½ siklus BR dan BS berlawanan arah dan torsi induksi pada kondisi ini adalah nol. Pada t = ¾ siklus medan magnet stator ke arah kanan menghasilkan torsi searah jarum jam. Demikian seterusnya pada t = 1 siklus medan magnet stator kembali segaris dengan medan magnet rotor. Bentuk hubungan Torsi motor sinkron pada kondisi start ini diperlihatkan pada gambar di bawah ini. Gambar 2.8 Torsi motor sinkron pada kondisi start Selama satu siklus elektrik dihasilkan torsi pertama berlawanan jarum jam kemudian searah  jarum jam, sehingga torsi rata-rata pada satu siklus adalah nol. Ini menyebabkan motor bergetar  pada setiap siklus dan mengalami pemanasan lebih. Tiga pendekatan dasar yang dapat digunakan untuk menstartmotor sinkron dengan aman adalah. 1. Mengurangi kecepatan medan magnet stator pada nilai yang rendah sehingga rotor dapat mengikuti dan menguncinya pada setengah siklus putaran medan magnet. Hal ini dapat dilakukan dengan mengurangi frekuensi tegangan yang diterapkan. 2. Menggunakan penggerak mula eksternal untuk mengakselarasikan motor sinkron hingga mencapai kecepatan sinkron, kemudian penggerak mula dimatikan (dilepaskan). 3. Menggunakan kumparan peredam (damper winding) atau dengan membuat kumparan rotor motor sinkron seperti kumparan rotor belitan pada motor induksi (hanya saat start).