tergolong kedalam kelompok mesin listrik dinamis dan adalahsebuah perlengkapan elektromagnetik yang mengolah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini dipakai untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengusung bahan, dll di industri dan dipakai juga pada perlengkapan listrik lokasi tinggal tangga (seperti: mixer, bor listrik,kipas angin). Motor listrik kadangkala dinamakan “kuda kerja” nya industri, sebab diduga bahwa motor-motor memakai sekitar 70% beban listrik total di industri. Mekanisme kerja untuk semua jenis motor listrik secara umum sama (Gambar 1), yaitu: • Arus listrik dalam medan magnet akan menyerahkan gaya. • Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi suatu lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yakni pada sudut kanan medan magnet, bakal mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. • Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torsi guna memutar kumparan. • Motor-motor memiliki sejumlah loop pada dinamonya untuk menyerahkan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya didapatkan oleh rangkaian elektromagnetik yang dinamakan kumparan medan. Dalam mengetahui sebuah motor listrik, urgen untuk memahami apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu untuk keluaran tenaga putar/torsi cocok dengan kecepatan yang diperlukan. Beban lazimnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok: • Beban torsi konstan, ialah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya, tetapi torsi nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torsi konstan ialah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan. • Beban dengan torsi variabel, ialah beban dengan torsi yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan torsi variabel ialah pompa sentrifugal dan fan (torsi bervariasi sebagai kwadrat kecepatan). • Beban dengan energi konstan, ialah beban dengan permintaan torsi yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh guna beban dengan daya konstan ialah peralatan-peralatan mesin. Gambar 1. Prinsip Dasar Kerja Motor Listrik. JENIS MOTOR LISTRIK Bagian ini menyatakan tentang dua jenis utama motor listrik: motor DC dan motor AC. Motor itu diklasifikasikan menurut pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasi, dan diterangkan lebih lanjut dalam bagan dibawah ini. Gambar 2. Klasifikasi Motor Listrik. 1. Motor DC/Arus Searah Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, memakai arus langsung yang tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC dipakai pada pemakaian khusus dimana dibutuhkan penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap guna kisaran kecepatan yang luas. Gambar 3 menunjukkan sebuah motor DC yang mempunyai tiga komponen utama: • Kutub medan. Secara sederhada dicerminkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan mengakibatkan perputaran pada motor DC. Motor DC mempunyai kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC simpel mempunyai dua kutub medan: kutub unsur utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar mengarungi bukaan diantara kutub-kutub dari unsur utara ke selatan. Bagi motor yang lebih banyak atau lebih komplek ada satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan. • Dinamo. Bila arus masuk mengarah ke dinamo, maka arus ini bakal menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak guna menggerakan beban. Untuk permasalahan motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang disusun oleh kutub-kutub, hingga kutub unsur utara dan unsur selatan magnet berganti lokasi. Jika urusan ini terjadi, arusnya berbalik guna merubah kutub-kutub unsur utara dan unsur selatan dinamo. • Kommutator. Komponen ini khususnya ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya ialah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Kommutator pun membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya. Gambar 3. Motor DC. Keuntungan utama motor DC ialah kecepatannya gampang dikendalikan dan tidak memprovokasi kualitas pasokan daya. Motor DC ini bisa dikendalikan dengan mengatur: • Tegangan dinamo – menambah tegangan dinamo akan menambah kecepatan. • Arus medan – menurunkan arus medan akan menambah kecepatan. Motor DC terdapat dalam tidak sedikit ukuran, tetapi pemakaiannya pada umumnya diberi batas untuk sejumlah pemakaian berkecepatan rendah, pemakaian daya rendah sampai sedang, seperti perlengkapan mesin dan rolling mills, karena sering terjadi masalah dengan evolusi arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut diberi batas hanya untuk pemakaian di lokasi yang bersih dan tidak riskan sebab resiko cipratan api pada sikatnya. Motor DC pun relatif mahal dibanding motor AC. Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo diperlihatkan dalam persamaan berikut: Gaya elektromagnetik: E = KΦN Torsi: T = KΦIa Dimana: E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt) Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medan N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit) T = torsi electromagnetik Ia = arus dinamo K = konstanta persamaan Jenis-Jenis Motor DC/Arus Searah a. Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited, Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka dinamakan motor DC sumber daya terpisah/separately excited. b. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited: motor shunt. Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 4. Oleh karena tersebut total arus dalam jalur adalahpenjumlahan arus medan dan arus dinamo. Gambar 4. Karakteristik Motor DC Shunt. Berikut mengenai kecepatan motor shunt (E.T.E., 1997): • Kecepatan pada kenyataannya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torsi tertentu sesudah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh sebab itu sesuai untuk pemakaian komersial dengan beban mula yang rendah, seperti perlengkapan mesin. • Kecepatan bisa dikendalikan dengan teknik memasang tahanan dalam rangkaian seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah). c. Motor DC daya sendiri: motor seri. Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 5. Oleh sebab itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut mengenai kecepatan motor seri (Rodwell International Corporation, 1997; L.M. Photonics Ltd, 2002): • Kecepatan diberi batas pada 5000 RPM. • Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa terdapat beban karena motor bakal mempercepat tanpa terkendali. Motor-motor seri sesuai untuk pemakaian yang membutuhkan torque penyalaan mula yang tinggi, laksana derek dan perangkat pengangkat hoist (lihat Gambar 5). Gambar 5. Karakteristik Motor DC Seri. d. Motor DC Kompon/Gabungan. Motor Kompon DC merupakan campuran motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dinamo (A) laksana yang diperlihatkan dalam gambar 6. Sehingga, motor kompon mempunyai torque penyalaan mula yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), kian tinggi pula torque penyalaan mula yang bisa ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini sesuai untuk perangkat pengangkat hoist dan derek, sementara motor kompon yang standar (12%) tidak sesuai (myElectrical, 2005). Gambar 6. Karakteristik Motor DC Kompon. 2. Motor AC/Arus Bolak-Balik Motor AC/arus bolak-balik memakai arus listrik yang mengembalikan arahnya secara tertata pada rentang masa-masa tertentu. Motor listrik AC mempunyai dua buah unsur dasar listrik: "stator" dan "rotor" seperti diperlihatkan dalam Gambar 7. Stator adalahkomponen listrik statis. Rotor adalahkomponen listrik berputar guna memutar as motor. Keuntungan utama motor DC terhadap motor AC ialah bahwa kecepatan motor AC lebih susah dikendalikan. Untuk menanggulangi kerugian ini, motor AC bisa dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel untuk menambah kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor induksi adalahmotor yang sangat populer di industri sebab kehandalannya dan lebih gampang perawatannya. Motor induksi AC lumayan murah (harganya separuh atau tidak cukup dari harga suatu motor DC) dan pun memberikan rasio daya terhadap berat yang lumayan tinggi (sekitar dua kali motor DC). Jenis-Jenis Motor AC/Arus Bolak-Balik a. Motor sinkron. Motor sinkron ialah motor AC yang bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekwensi tertentu. Motor ini membutuhkan arus sehaluan (DC) guna pembangkitan daya dan mempunyai torque mula yang rendah, dan oleh karena tersebut motor sinkron sesuai untuk pemakaian mula dengan beban rendah, laksana kompresor udara, evolusi frekwensi dan generator motor. Motor sinkron dapat untuk memperbaiki hal daya sistim, sampai-sampai sering dipakai pada sistim yang menggunakan tidak sedikit listrik. Komponen utama motor sinkron ialah (Gambar 7): • Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi ialah bahwa rotor mesin sinkron berlangsung pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet. Hal ini memungkinkan karena medan magnit rotor bukan lagi terinduksi. Rotor mempunyai magnet permanen atau arus DC-excited, yang dipaksa guna mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya. • Stator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang seimbang dengan frekwensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diserahkan oleh persamaan inilah (Parekh, 2003): Ns = 120 f / P Dimana: f = frekwensi dari pasokan frekwensi P= jumlah kutub Gambar 7. Motor Sinkron. b. Motor induksi. Motor induksi adalahmotor yang sangat umum dipakai pada sekian banyak peralatan industri. Popularitasnya sebab rancangannya yang sederhana, murah dan gampang didapat, dan bisa langsung disambungkan ke sumber daya AC. Komponen Motor induksi mempunyai dua komponen listrik utama (Gambar 8): • Rotor. Motor induksi memakai dua jenis rotor: - Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak-petak slots paralel. Batang-batang itu diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan perangkat cincin hubungan pendek. - Lingkaran rotor yang mempunyai gulungan tiga fase, lapisan ganda dan terdistribusi. Dibuat melingkar sejumlah kutub stator. Tiga fase digulungi kawat pada unsur dalamnya dan ujung yang lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan sikat yang menempel padanya. • Stator. Stator diciptakan dari sebanyak stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sebanyak kutub yang tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat . Klasifikasi motor induksi Motor induksi bisa diklasifikasikan menjadi dua kumpulan utama (Parekh, 2003): • Motor induksi satu fase. Motor ini melulu mempunyai satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fase, mempunyai sebuah rotor kandang tupai, dan membutuhkan sebuah alat guna menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini adalahjenis motor yang sangat umum dipakai dalam perlengkapan rumah tangga, laksana kipas angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan guna pemakaian sampai 3 hingga 4 Hp. • Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar didapatkan oleh pasokan tiga fase yang seimbang. Motor itu memiliki keterampilan daya yang tinggi, bisa mempunyai kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% mempunyai rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa selama 70% motor di industri memakai jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan listrik , dan grinder. Tersedia dalam ukuran 1/3 sampai ratusan Hp. Gambar 8. Motor Induksi. Kecepatan motor induksi Motor induksi bekerja sebagai berikut, Listrik dipasok ke stator yang bakal menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berjuang untuk melawan medan magnet stator, yang mengakibatkan rotor berputar. Walaupun begitu, didalam kenyataannya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron tetapi pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan tersebut diakibatkan adanya “slip/geseran” yang bertambah dengan bertambahnya beban. Slip melulu terjadi pada motor induksi. Bagi menghindari slip bisa dipasang suatu cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut disebut “motor cincin geser/slip ring motor”. Persamaan inilah dapat dipakai untuk menghitung persentase slip/geseran(Parekh, 2003): % Slip = (Ns – Nb)/Ns x 100 Dimana: Ns = kecepatan sinkron dalam RPM Nb = kecepatan dasar dalam RPM Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi Gambar 9. Grafik Torsi vs Kecepatan Motor Induksi. Gambar 9 menunjukan grafik torsi vs kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang telah ditetapkan. Bila motor (Parekh, 2003): • Mulai menyala ternyata ada arus nyala mula yang tinggi dan torsi yang rendah (“pull-up torque”). • Mencapai 80% kecepatan penuh, torsi berada pada tingkat tertinggi (“pull-out torque”) dan arus mulai turun. • Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torsi dan stator turun ke nol.
LEMBAGA KURSUS & PELATIHAN
MENGEMUDI, MONTIR MOBIL DAN
Jl. Raya Timur No.10 Ciborelang, Jatiwangi Majalengka 45454.
Telp. (0233) 883678 – 08122196016
No comments:
Post a Comment