Pengujian Motor Induksi Satu Fasa Tanpa Beban - Copy.docx

Nama Kelompok : - Fahriaji - Fandy Gunawan - Fauzan Malvin Satrio H.

Kelas : 1 Elektronika B

“JOB SHEET PRAKTIKUM MESIN-MESIN LISTRIK” ‘Pengujian Motor Induksi Satu Fasa Tanpa Beban’

A. Latar Belakang Ilmu pengetahuan selalu berkembang dan mengalami kemajuan yang sangat pesat, sesuai dengan perkembangan 5aman dan perkembangan cara berpikir manusia. Kualitas hidup bangsadapat meningkat jika ditunjang dengan sistem pendidikan yang mapan, memungkinkan manusia berpikir kritis, kreatif, dan produktif. Tentunya untuk mendapatkan sebuah kegiatan pembelajaran yang efektif ini memerlukan banyak komponen yang harus diperhatikan. Beberapa diantaranya adalah tenaga pendidik, para peserta didik, media pembelajaran dan perencanaan kegiatan pembelajaran. Komponen yangdimaksudkan tersebut masing"masing harus dapat digunakan secara maksimal agar proses kegiatan pembelajaran yang berlangsung secara efektif. Salah satunya dalam dunia pendidikan tentang kelistrikan dituntut suatu kemampuan peserta didik dalam menguasai pengetahuan tentang kelistrikan, keterampilan, baik mempelajari,memahami dan mampu mengerjakan atau menja$ab pertanyaan yang berhubungan dengankelistrikan ditunjukkan dengan nilai yang diberikan oleh tenaga pendidik, Salah satunya yang berhubungan dengan motor"motor listrik. Motor induksi adalah motor yang paling umum digunakan dalam sistem kontrol gerak industri 3 fasa serta untuk perumahan 1 fasa. Berbagai jenis motor induksi banyak yang tersediadipasaran, kecepatan dan kontrol torsi dalam berbagai jenis motor induksi memerlukan pemahaman yang lebih besar dari pemahaman dari desain dan karakteristik motor induksi tersebut.Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (AC) yang paling luas digunakan, dimanaarus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu tetapimerupakan arus yang terinduksisebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar yang dihasilkanoleh arus stator.

Gambar motor 1 fasa

B. Tujuan Praktikum Adapun tujuan yang akan dicapai setelah melakukan praktikum transformator adalah sebagai berikut:

1. 2. 3. 4.

Untuk mengetahui komponen-komponen penyusun Motor Induksi. Menambah wawasan peserta didik dalam memahami cara kerja Motor Induksi. Memberikan pengetahuan tentang Motor Induksi kepada peserta didik. Dapat memahami tentang aplikasi Motor Induksi didalam dunia industri.

C. Pengertian Motor Induksi Satu Fasa Tanpa Beban Motor Induksi merupakan salah satu motor arus bolak balik arus yang timbul dalam motor ini bukan berasal langsung dari arus sumber, tetapi akibat dari adanya perbedaan antara putaran rotor dengan medan putar yang dihasilkan oleh arus rotor. Dengan sebab inilah, motor tersebut disebut sebagai motor induksi. Sedangkan untuk bagian bagian motor induksi terdiri dari dua bagian penting yaitu rotor dan stator. Stator ialah bagian yang diam dalam motor sedangkan rotor adalah bagian yang berputar dalam motor. Diantara keduanya terdapat celah kecil udara yang jaraknya sangat kecil dancelah ini berpengaruh terhadap proses penginduksian. Stator dan rotor berfungsi untuk membangkitkan gaya gerak listrik akibat dari adanya arus listrik bolak balik satu fasa dan tiga fasa yang melewati kumparan-kumparan tersebut sehingga terjadi suatu interaksi induksi medanmagnet antara stator dan rotor. Motor induksi satu fasa dan tiga fasa tidak terjadi medan magnet putar, sehingga diperlukan suatu kumparan bantu untuk mengawali berputar. Motor induksi satu fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama belitan (U1 – U2) dan belitan fasa bantu (Z1 – Z2) rotor motor satu fasa dengan rotor tiga fasa berbentuk batangbatang kawat yang ujung-ujungnya dihubung singkat dan menyerupai bentuk sangkar tupai, maka sering disebut rotor sangkar. Belitan rotor yang dipotong oleh medan putar stator, menghasilkan tegangan induksi, interaksi antara medan putar stator dan medan magnet rotor menghasilkan torsi putar pada rotor. Sedangkan untuk pemakaian motor induksi satu fasa dan tiga fasa di industri biasanya dipakai sebagai penggerak, seperti untuk blower, kompresor, pompa, penggerak utama proses produksi atau mill, peralatan workshop seperti mesin bor, gerinda, crane, dan sebagainya.

D. Bagian-bagian Motor Induksi Satu Fasa

Gambar-bagian utama motor induksi

Terdapat 2 bagian penting pada motor induksi 1 fasa, yaitu: rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang berputar dari motor dan stator merupakan bagian yang diam dari motor. Rotor umumnya berbentuk slinder dan bergerigi sedangkan stator berbentuk silinder yang melingkari seluruh badan rotor. Stator harus dilengkapi dengan kutub-kutub magnet dimana kutub utara dan selatan pada stator harus sama dan dipasang melingkari rotor sebagai suplai medan magnet dan kumparan stator untuk menginduksi kutub sehingga menciptakan medan magnet. Stator umumnya dilengkapi dengan stator winding yang bertujuan membantu putaran rotor, dimana stator winding dilengkapi dengan konduktor berupa kumparan. Selain itu, stator juga dilapisi dengan lamina berbahan dasar silikon dan besi yang bertujuan untuk mengurangi tegangan yang

terinduksi pada sumbu stator dan mengurangi dampak kerugian akibat munculnya arus eddy (eddy current) pada stator. Rotor umumnya dibuat dari alumunium dan dibuat bergerigi untuk menciptakan celah yang akan diisi konduktor berupa kumparan. Selain itu, rotor juga dilapisi dengan lamina untuk menambah kinerja dari rotor yang digunakan. Masing-masing komponen dipasang pada besi yang ditunjukkan seperti pada gambar berikut:

Gambar Konstruksi Motor Induksi 1 Fasa

E. Jenis-jenis Motor Induksi Satu Fasa Motor induksi satu fasa ini memiliki 4 jenis berdasarkan bagaimana motor ini diaktifkan sendiri (selfstarting). 

Motor Induksi Split-Phase Motor Jenis ini menggunakan kapasitor di salah satu stator windingnya, dimana besarnya kapasitas dari kapasitor sebisa mungkin dibuat kecil. Misalkan kita memiliki sumber arus 2 fasa dan sumber ini disambungkan pada motor jenis ini, maka arus yang mengalir pada salah satu winding akan membesar dan mengalami pergeseran fase. Akibat 2 hal tersebut, motor akan dapat berputar karena perbedaan fluks dari masing-masing winding. Torsi yang dihasilkan umumnya dapat mencapai kecepatan maksimum dari motornya. Motor jenis ini sering dipakai pada beban 200W. Peletakan kapasitor sangat berpengaruh pada rangkaian ini karena dapat mengubah aras fluks yang dihasilkan dan sebagai akibatnya mengubah arah putaran rotor.

Gambar Rangkaian Ekivalen Split-Phase 

Motor Induksi Capasitor-Start Motor jenis ini kurang lebih sama dengan motor induksi tipe split-phase. Perbedaannya ialah adanya switch yang dipasang antara salah satu stator winding dan kapasitor. Kondisi dari switch akan menjadi close saat motor mulai berputar dan menjadi open ketika motor mulai mencapai kecepatan yang diinginkan. Umumnya belitan pada winding yang diserikan dengan kapasitor dibuat lebih banyak untuk mencegah panas berlebihan pada winding tersebut. Motor jenis ini dipakai pada alat elektronik yang memakan daya tinggi seperti AC.

Gambar Rangkaian Ekivalen Capacitor-Start 

Motor Induksi Capacitor-Run Perbedaan motor tipe ini dengan motor sebelumnya ialah adanya kapasitor yang besar yang di-paralel dengan switch dan kapasitor lainnya (yang kecil). Umumnya motor induksi tipe ini bekerja pada torsi yang lebih tinggi sama seperti motor sebelumnya, hanya saja arus yang mengaliri motor cukup kecil.

Gambar Rangkaian Ekivalen Capacitor Run 

Motor Induksi Shaded Pole Motor ini memiliki nama Shaded Pole karena 1/3 dari kutub pada stator ditutup dengan tembaga untuk menghasilkan perbedaan sudut fluks yang lebih besar. Akibat perbedaan ini, rotor pada motor dapat berputar dengan mudah. Kedua winding pada motor tipe ini tersambung paralel secara langsung (tanpa ada komponen lain), namun pada salah satu winding diberikan coil tap untuk mengatur kecepatan motor. Motor tipe ini memiliki torsi starting yang sangat rendah sehingga sering digunakan pada alat-alat elektronik disekitar kita, seperti kipas angin.

Gambar Rangkaian Motor Induksi Shaded Pole

Mengapa Motor Induksi 1 Fasa Tidak Bisa Di–Start Sendiri? Seperti yang dijelaskan sedikit di atas, motor induksi 1 fasa tidak bisa di-start sendiri karena fluks yang dihasilkan dari arus pada stator dan pada rotor besarnya sama namun berlawanan arah, sehingga total fluks yang dialami oleh rotor adalah 0. Untuk mengatasi hal ini, motor dapat dirangkai mengikuti salah satu dari 4 rangkaian yang telah dijelaskan.

F. Prinsip Kerja Misalkan kita memiliki sebuah motor induksi 1 fasa dimana motor ini disuplai oleh sebuah sumber AC 1 fasa. Ketika sumber AC diberikan pada stator winding dari motor, maka arus dapat mengalir pada stator winding. Fluks yang dihasilkan oleh sumber AC pada stator winding tersebut disebut sebagai fluks utama. Karena munculnya fluks utama ini maka fluks medan magnet dapat dihasilkan oleh stator.

Gambar Dampak adanya arus pada stator

Misalkan lagi rotor dari motor tersebut sudah diputar sedikit. Karena rotor berputar maka dapat dikatakan bahwa konduktor pada rotor akan bergerak melewati stator winding. Karena konduktor pada rotor bergerak relatif terhadap fluks pada stator winding, akibatnya muncul tegangan ggl (gaya gerak listrik) pada konduktor rotor sesuai dengan hukum faraday. Anggap lagi motor terhubung dengan beban yang akan dioperasikan. Karena motor terhubung dengan beban maka arus dapat mengalir pada kumparan rotor akibat adanya tegangan ggl pada rotor dan terhubungnya rotor dengan beban. Arus yang mengalir pada rotor ini disebut arus rotor. Arus rotor ini juga menghasilkan fluks yang dinamakan fluks rotor. Interaksi antara kedua fluks inilah yang menyebabkan rotor didalam motor dapat berputar sendiri. Perlu diingat bahwa pada kondisi awal diasumsikan rotor sudah diberi gaya luar untuk menggerakkan konduktor pada rotor, karena jika tidak maka rotor akan diam terhadap fluks pada kumparan stator sehingga tidak terjadi tegangan ggl pada kumparan rotor, sesuai dengan hukum faraday.

Gambar Putaran pada rotor akibat fluks. Dimisalkan Rotor sudah berputar sedikit

Sebelumnya telah dibahas mengenai adanya arus stator yang mengakibatkan munculnya arus pada rotor karena hukum faraday. Masing-masing arus menghasilkan fluks yang mempengaruhi rotor. Bagaimana fluks tersebut mempengaruhi kecepatan putaran rotor akan dibahas pada paragraf ini. Arus stator akan menghasilkan fluks utama, sedangkan arus pada rotor menghasilkan fluks pada rotor. Masing-masing fluks ini akan mempengaruhi arah putaran rotor, hanya saja arah keduanya berlawanan. Sesuai hukum lorentz, apabila kita memiliki sebuah kabel yang dialiri arus dan terdapat fluks medan magnet disekitar kabel tersebut maka akan terjadi gaya pada kabel tersebut. Karena besarnya fluks pada stator dan rotor relatif sama maka gaya yang dihasilkan juga sama. Namun karena arah gaya yang berbeda mengakibatkan rotor tidak berputar akibat kedua gaya yang saling menghilangkan. Hal ini juga yang mengakibatkan motor induksi perlu diputar sedikit, agar salah satu gaya yang dihasilkan oleh fluks lebih besar daripada yang lainnya sehingga rotor dapat berputar.

G.

Gambar Saat rotor tidak berputar, total gaya akibat masing-masing fluks ialah 0

H.

Gambar Saat rotor sudah berputar sedikit, total gaya akan memiliki perbedaan sehingga terjadi putaran

I. Skema Rangkaian Percobaan Motor induksi dalam keadaan beban nol dibuat dalam keadaan berputar tanpa memikul beban pada rating tegangan dan frekuensinya. Besar tegangan yang digunakan kebelitan stator perphasanya adalah V1 (tegangan nominal), arus masukan sebesar I0 dan dayanya P0. Nilai ini semua didapat dengan melihat alat ukur pada saat percobaan beban nol. Dalam percobaan beban nol, kecepatan motor induksi mendekati kecepatan sinkronnya. Dimana besar s → 0, sehingga r2/0 → ~ sehingga besar impedansi total bernilai tak terhingga yang menyebabkan arus I’2 bernilai nol sehingga rangkaian ekivalen motor induksi pada pengukuran beban nol, namun karena pada umumnya nilai kecepatan motor pada pengukuran ini nr0 yang diperoleh tidak sama dengan ns maka slip tidak sama dengan nol sehingga ada arus I2’ yang sangan kecil mengalir pada rangkaian rotor, arus I2’ tidak diabaikan tetapi digunakan untuk menghitung rugi-rugi gesek + angin dan rugi-rugi pada percobaan beban nol. Pada pengukuran ini didapat data-data antara lain : arus input (I1 = I0), tegangan input (V1 = V0), daya input perphasa (Po) dan kecepatan poros motor (nr0). Frekuensi yang digunakan untuk eksitasi adalah frekuensi sumber f.

Rangkaian pada saat beban 0

Rangkaian ekuivalen pada saat beban 0

J. Alat dan Bahan Percobaan 1. Motor AC 1 Fasa 2. Multimeter 3. Wattmeter 4. Autotrafo 5. Kabel jumper 6. Tachometer 7. Alat Pengukur Rpm K. Langkah Kerja 1. Menyiapkan alat dan bahan yang digunakan. 2. Memeriksa dan kalibrasi alat yang akan digunakan. 3. Memasang rangkaian percobaan sesuai skema rangkaian yaitu rangkaian motor AC fasa tunggal. 4. Mengukur tahanan-tahanan pada terminal/kumparan utama dan bantu. 5. Memberi sumber tegangan 220 volt pada rangkaian dengan menggunakan wattmeter dan autotrafo. 6. Mengatur daya yang diberikan dengan autotrafo dan menaikan daya sedikit demi sedikit. 7. Mengamati dan mengukur kecepatan motor ac menggunakan tachometer 8. Mencatat nilai tegangan, arus , daya dan kecepatan trafo (rpm). 9. Mengulangi langkah 6, 7, dan 8 sebanyak 5 kali.

L. Data Hasil Pekerjaan Percobaan 1

Autotrafo

Tegangan (V)

Arus (A)

Kecepatan motor (rpm)

1

22

55,08 volt

0,73 A

1438,4 rpm

2

30

79,7 volt

0,78 A

1482,0 rpm

3

40

107,5 volt

1,025 A

1487,0 rpm

4

50

132,9 volt

1,305 A

1490,9 rpm

5

60

161,0 volt

1,670 A

1496,1 rpm

M. Kesimpulan Mahasiswa dapat mengetahui bagian-bagian Motor Induksi 1 Fasa dan juga dengan penggunaan alat ukur multimeter, Tachometer, Wattmeter, Autotrafo dan Alat Pengukur Rpm, mahasiswa dapat mengetahui cara menggunakannya, semakin besar tegangan yang diberikan semakin cepat perputaran motor, semakin besar arus yang diberikan semakin cepat perputaran motor, semakin besar daya yang diberikan semakin cepat perputaran motor. Dan apabila diberi beban maka daya akan bertambah.