DASAR ENERGI
BAB I
PENDAHULUAN
Motor
listrik adalah alat untuk mengubah energy listrik menjadi energy mekanik.
Begitu juga dengan sebaliknya yaitu alat untuk mengubah energy mekanik menjadi
energy listrik yang biasanya disebut dengan Generator atau dynamo. Motor
listrik dapa tkita temukan di peralatan rumahtangga seperti: kipas angin, mesin
cuci, Blender, pompa air, mixer dan penyedot debu. Adapun motor listrik
yang digunakan untuk kerja (industry) atau yang digunakan dilapangan seperti:
bor listrik, gerinda, blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll.
Pada motor
listrik yang tenaga listrik di ubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini
dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebutsebagai
elektro magnet. Sebaga imana yang telah kita ketahui bahwa kutub – kutub dari
magnet yang senama akan tolak menolak dan kutub yang tidak senama akan tarik
menarik. Dengan terjadinya proses ini maka kita dapat memperoleh gerakan jika
kita menempatkan sebuah magnet pad asebuahporos yang dapatberputar dan magnet
yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.
Seperti yang
telah kita ketahui Motor alat atau suatu mesin untuk mengubah energy listrik
menjadi energy mekanik begitu pun sebaliknya. Di sini yang saya bahas
berdasarkan uraian yang di atas diperolehlah beberapa rumusan masalah sebaga
berikut:
- Apakah itu motor AC Dan DC?
- Ada berapa jeniskah Motor AC dan DC?
- Komponen apa sajakah yang ada pada Motor AC dan
DC?
Tujuan dari
penulisan makalah ini adalah :
- Untuk mempelajari Motor Listrik AC dan DC secara
teori.
BAB II
PEMBAHASAN
Motor Ac
adalah sebuah motor lisatrik yang digerakkan oleh alternating current atau arus
bolak balik (AC). umumnya, motor AC terdiri dari dua komponen utama yaitu
stator dan rotor. seperti yang telah dijelaskan sebelumnya pada motor DC,
stator adalah bagian yang diam dan letaknya berada di luar. stator mempunyai
coil yang di aliri oleh arus listrik bolak balik dan nantinya akan menghasilkan
medan magnet yang berputar. bagian yang kedua yaitu rotor. rotor adalah bagian
yang berputar dan letaknya berada di dalam (di sebelah dalam stator). rotor
bisa bergerak karena adanya torsi yang bekerja pada poros dimana torsi tersebut
dihasilkan oleh medan magnet yang berputar.
- Motor induksi
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 bukan
diperoleh dari sumber tertentu,tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai
akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating
magneticfield) yangdihasilkan oleh arus stator.
Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam
kehidupan sehari-hari baik di industri mau pun dirumah 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 dengan kapasitas yang
besar. Motor induksi 1-fase dioperasikan pada sistem tenaga 1-fase dan banyak
digunakan terutama untuk peralatan rumah tangga seperti kipas angin,lemari es,
pompa air,mesin cucidan sebagainya. karena motor induksi 1-fase mempunyai daya
keluaran yang rendah.Bentuk gambaran motor induksi 3-fasa diperlihatkan pada
gambar 1 ,dan contoh penerapan motor induksi ini diindustry diperlihatkan pada gambar
2.
Data-data
motor induksi mengenai daya,tegangan dan data lain yang berhubungan dengan
kerja motor induksi dibuatkan pada plat nama (nameplate) motor induksi.
Contoh data yang ditampilkan pada plat nama motor induksi ini diperlihatkan pada
gambar 3.
2.3. Kontruksi
Motor Induksi
Motor
induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian penting seperti yang diperlihatkan
pada gambar4. 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 energy
dari stator ke rotor.
3.Rotor :
Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan
stator yang diinduksikan kepada rotor.
Bentuk konstruksi rotor sangkar motor induksi secara lebih rinci diperlihatkan pada gambar 5.
2.4. Prinsip
Kerja Motor Induksi
Motor
induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator kepada
kumparan rotornya. Bila kumparan stator motor induksi 3-fasayang dihubungkan
dengan suatu sumber tegangan 3-fasa,maka kumparan stator akan
menghasilkan medan magnet yang
berputar. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari
kumparan stator akan memotong kumparan rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau
tegangan induksi. 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.
Medan putar
pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor 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 beban,akan memperbesar 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.
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.
Ω sin
k = 2.π.f(listrik,rad/dt)
=2.π.f/P(mekanik,rad/dt)
atau:
Ns=
60.f/P(putaran/menit,rpm)
yang mana:
f= frekuensi
sumber AC(Hz) P = jumlah pasang kutup
Ns dan ω sin
k = kecepatan putaran sinkron medan magnet stator
Prinsip
kerja motor induksi berdasarkan macam fase sumber tegangannya dapat dijelaskan
lebih lanjut sebagai berikut dibawah ini.
- Sumber 3-fase
Sumber
3-fase ini biasanya digunakan oleh motor induksi 3-fase. Motor induksi
3-faseini mempunyai kumparan 3-fase yang terpisah antar satu sama lainya
sejarak 1200 listrik yang dialiri oleh arus listrik 3-fase yang berbeda fase
1200 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 8.
Bentuk
gambaran fluk yang terjadi pada motor induksi 3-fasa diperllihatkan pada gambar
9.(fluks yang terjadi pada kumparan 3-fase diasumsikan sinusoidal seperti yang
diperlihatkan pada gambar 9.a dengan arah fluks positif seperti
Gambar.9.b)
Pada dasarnya,prinsip
kerja motor induksi 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 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 dikatakanbekerja seperti
halnya 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 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 gambar10. Gambar10. 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 10.a
memperlihatkan bahwa fluks total yang dihasilkan sebesar Φm adalah akibat
pengaruh dari masing-masing komponen fluks A dan B yang mempunyai nilai sama
sebesar Φm/2 yang berputar dengan arah yang berlawanan.Setelah fluks A dan B
berputar sebesar +θ dan -θ (padagambar10.b) resultan fluks yang terjadi
menjadi 2 x (Φm/2) sin(2θ/2) = Φm sinθ.Selanjutnya setelah
seperempat lingkaran resultan fluks yang terjadi(gambar10.c) menjadi nol karena
masing-masing fluks A dan B mempunyai harga yang saling menghilangkan. Setelah
setengah lingkaran (gambar 3.6d)resultan fluks A dan bahkan menghasilkan –2
x(Φm/2) =-Φm (arah berlawanan dengan gambar 10.a).Selanjutnya setelah tiga
perempat lingkaran (gambar 10.e)resultan fluks A dan B yang terjadi kembali nol
karena masing-masing fluksyang saling menghilangkan. Proses pada gambar10. 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.
2.5. pengklasifikasian
dari segi hubungan putaran dan frekuensi fluks magnet.
- motor sinkron (motor serempak)
Disebut
sebagai motor sinkron karena putaran motor sama dengan putaran fluks magnet
stator. motor tidak dapat berputar sendiri meski lilitan stator telah
dihubungkan dengan tegangan luar.
2. motor asinkron (motor tak serempak)
2. motor asinkron (motor tak serempak)
Disebut
sebagai motor asinkron karena putaran rotor tidak sama dengan putaran fluks
magnet statornya. perbedaan kecepatan inilah yang nantinya kita sebut sebagai
slip.
2.6. Pengertian
Motor Listrik DC
Motor
Listrik DC adalah jenis motor listrik yang bekerja
menggunakan sumber tegangan DC. Motor DC atau motor arus searah sebagaimana
namanya, menggunakan arus langsung dan tidak
langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada
penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau
percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.
Motor DC
2.7. Komponen Utama
Motor DC
Gambar diatas memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga
komponen utama :
1. Kutub Medan Magnet
Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet
akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang
stasioner dan kumparan motor DC yang menggerakan bearing pada ruang diantara
kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub
selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub
dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat
satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya
dari luar sebagai penyedia struktur medan.
2. Kumparan Motor DC
Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan
menjadi elektromagnet. kumparan motor DC yang berbentuk silinder, dihubungkan
ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil,
kumparan motor DC berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub,
sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi,
arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan kumparan motor DC.
3. Commutator Motor DC
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya
adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam kumparan motor DC. Commutator
juga membantu dalam transmisi arus antara kumparan motor DC dan sumber daya.
2.8. Kelebihan Motor
DC
Keuntungan utama motor DC adalah dalam hal pengendalian kecepatan
motor DC tersebut, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini
dapat dikendalikan dengan mengatur :
- Tegangan kumparan motor DC –
meningkatkan tegangan kumparan motor DC akan meningkatkan kecepatan
- Arus medan – menurunkan arus
medan akan meningkatkan kecepatan.
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada
umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya
rendah hingga sedang seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering
terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang
lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang
bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya.
Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara
kecepatan, flux medan dan tegangan kumparan motor DC ditunjukkan dalam
persamaan berikut :
Gaya elektromagnetik
: E = K Φ N
Torque : T = K Φ Ia
Torque : T = K Φ Ia
Dimana:
E =gaya
elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal kumparan motor DC (volt)
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus kumparan motor DC
K = konstanta persamaan
Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan
N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)
T = torque electromagnetik
Ia = arus kumparan motor DC
K = konstanta persamaan
2.9. Jenis-Jenis Motor
DC
1. Motor DC Sumber
Daya Terpisah/ Separately Excited
Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor
DC sumber daya terpisah / separately excited.
2. Motor DC Sumber
Daya Sendiri/ Self Excited: Motor Shunt
Pada motor shunt, gulungan
medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan kumparan motor
DC (A) seperti diperlihatkan dalam gambar dibawah. Oleh karena itu total arus
dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus kumparan motor DC.
Berikut tentang kecepatan motor shunt (E.T.E., 1997):
- Kecepatan pada prakteknya
konstan tidak tergantung pada beban (hingga torque tertentu setelah
kecepatannya berkurang, lihat Gambar diatas dan oleh karena itu cocok
untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti
peralatan mesin.
- Kecepatan dapat dikendalikan
dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan kumparan motor DC
(kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan
(kecepatan bertambah).
3. Motor DC Daya
Sendiri: Motor Seri
Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan
secara seri dengan gulungan kumparan motor DC (A) seperti ditunjukkan dalam
gambar dibawah. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus kumparan motor DC.
Berikut tentang kecepatan motor seri (Rodwell International Corporation, 1997;
L.M. Photonics Ltd, 2002) :
- Kecepatan dibatasi pada 5000
RPM
- Harus dihindarkan menjalankan
motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali.
Motor-motor seri cocok
untuk penggunaan yang memerlukan torque penyalaan awal yang tinggi, seperti
derek dan alat pengangkat hoist seperti pada gambar berikut.
Karakteristik Motor DC Seri
4. Motor DC
Kompon/Gabungan
Motor Kompon DC merupakan
gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt)
dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan kumparan motor DC (A)
seperti yang ditunjukkan dalam gambar dibawah. Sehingga, motor kompon memiliki
torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi
persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan
secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh
motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat
pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak
cocok (myElectrical, 2005).
BAB III
PENUTUP
Dari
penjelasan-penjelasan di atas , kesimpulan yang dapat di ambil adalah:
- Motor arus bolak-balik (motor
AC) ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik arus
bolak-balik (listrik AC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik berupa
putaran dari pada Rotor.
- Motor
Listrik DC adalah jenis
motor listrik yang bekerja menggunakan sumber tegangan DC. Motor DC atau
motor arus searah sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung dan tidak
langsung/direct-unidirectional.
- Motor listrik terdiri dari motor
sinkron, motor induksi.
Kumparan yang menghasilkan medan magnet yang
kadang-kadang disebut sebagai “stator”, sedangkan kumparan dan inti padat yang
berputar disebut “dinamo”.
DAFTAR
PUSTAKA
- Prinsip kerja motor ac dan dc http://metaphysical-paradox.blogspot.com/2013/03/prinsip-kerja-motor-ac-dan-dc.html
- Penemu motor listrik AC http://id.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
"GOD BLESS US"
created by:
Icha Alga Library
Komentar
Posting Komentar