analisis motor listrik pada kipas angin

1. MOTOR LISTRIK AC
A. Tujuan Penelitian
Tujuan yang akan dicapai dalam penelitian ini adalah :
1. mengetahui karakteristik motor listrik AC pada kipas angin
2. mengetahui prinsip kerja motor listrik AC pada kipas angin
B. Dasar Teori
1. Motor Listrik
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang
mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini
digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower,
menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan
juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik
kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa
motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.
Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik.
Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet
yang disebut sebagai elektromagnit. Sebagaimana kita ketahui bahwa : kutubkutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak
senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita

2. menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan
magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama yaitu:
-
Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
-
Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah
lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan
magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.
-
Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar
kumparan.
-
Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan
tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh
susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

3. 2. Macam-macam Motor Listrik
Berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasi, motor listrik
dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
3. Motor AC
Motor AC / arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan
arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik AC
memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor". Stator
merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik
berputar untuk memutar motor. Keuntungan utama motor DC terhadap
motor AC adalah bahwa kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan.
Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan
penggerak frekuensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan
sekaligus menurunkan dayanya.

4. 4. 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 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 motor induksi 1-fase mempunyai daya keluaran yang
rendah.
Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari
kumparan stator kepada kumparan rotornya. Garis-garis gaya fluks yang
diinduksikan dari kumparan stator akan memotong kumparan rotornya
sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan induksi dan karena penghantar
(kumparan) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka akan mengalir
arus pada kumparan rotor. Penghantar (kumparan) rotor yang dialiri arus

5. 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 kutub tertentu. Jumlah kutub ini menentukan kecepatan
berputarnya medan stator yang terjadi yang diinduksikan ke rotornya.
Makin besar jumlah kutub akan mengakibatkan makin kecilnya kecepatan
putar medan stator dan sebaliknya. Kecepatan berputarnya medan putar ini
disebut kecepatan sinkron.
a. Satu Fasa
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 masingmasing 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 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).

6. 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.
b. Sumber 3-fase
Sumber 3-fase ini biasanya digunakan oleh motor induksi 3-fase.
Motor induksi 3-fase ini 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 kutub magnet aktual yang berputar secara mekanik. Bentuk
gambaran sederhana hubungan kumparan motor induksi 3-fase dengan
dua kutub stator.
A. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam dalam penelitian ini adalah:
1. obeng
4. gergaji
2. gerindra
5. pengebor
3. kayu
6. neraca o’hauss

7. 7. mikrometer sekrup
8. penggulung kawat
Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah motor AC dalam kipas angin
dengan spesifikasi V= (220-240) V, (50/60) Hz
B. Langkah Kerja
Langkah-langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut:
No
Tanggal
1 14 Februari 2013
2
20 Februari 2013
3
21 Februari 2013
4
27 Februari 2013
5
6
28 Februari 2013
6 Maret 2013
Kegiatan
Mencari instrumen
penelitian
-
-
-
Hasil
Mendapat kipas angin
sebagai objek proyek
kerja
Mendapatkan komponen
motor ac dari kipas angin
Melepaskan komponenkomponen motor AC
dari kipas angin.
-
Menggergaji pengunci
kepingan besi.
- Melepaskan kepingan
besi satu persatu.
- Menggerindra besi
sebagai alat bantu dalam
melepaskan kepingan
besi.
- Melanjutkan dalam
melepaskan kepingan
besi satu persatu.
- Melanjutkan dalam
melepaskan kepingan
besi satu persatu.
- Konsultasi dengan
dosen pembimbing.
-
Belum selesai
melepaskan kepingan
besi.
-
Mendapatkan alat bantu
dalam melepaskan
kepingan besi
Belum selesai
melepaskan kepingan
besi.
-
-
-
-
Memotong kayu untuk
dimanfaatkan dalam
menghitung lilitan.
Mengebor kayu yang
akan dimanfaatkan
dalam menghitung
lilitan
-
-
-
-
Jumlah kepingan besi
yang diperoleh adalah 50
keping
Memperoleh informasi
untuk menghitung jumlah
lilitan pada motor ac
Diperoleh kayu yang
dapat dimanfaatkan
dalam menghitung lilitan
Belum selesai
menghitung lilitan
kumparan

8. -
7
7 Maret 2013
-
8
13 Maret 2013
-
9
14 Maret 2013
-
11
20 Maret 2013
-
-
Menghitung lilitan
kumparan dengan
bantuan alat.
Melanjutkan dalam
menghitung lilitan
kumparan
Melanjutkan dalam
menghitung lilitan
kumparan
Menggambar
keseluruhan komponen
motor AC di dalam
buku tulis
Menimbang massa dan
mengukur diameter
kawat
Mengukur ketebalan
kepingan besi
-
Belum selesai
menghitung lilitan.
-
Belum selesai
menghitung lilitan.
-
Diperoleh gambar
komponen motor ac.
-
Diperoleh massa dan
diameter kawat
Diperoleh ketebalan
kepingan besi
-
C. Hasil Penelitian
Setelah melakukan serangkaian kerja, diperoleh hasil penelitian sebagai
berikut:
Motor listrik AC terdiri dari beberapa komponen, antara lain.:
1. Inti besi
Panjang
= 3,55 x 10-2 m
Lebar
= 2,55 x 10-2 m
Tinggi
= 1,45 x 10-2 m

9. 2. Tempat lilitan berbahan isolator
3. kawat
Jumlah lilitan kawat
Tebal kawat (d)
= 2450 lilitan
= 0,55 mm
= 0,6 mm
= 0,55 mm
= 0,5 mm
= 0,55 mm
d rata-rata
=
Massa kawat (m)
0,55 mm
= 103 gram
= 104 gram
= 104 gram
= 103 gram
=104 gram
m rata-rata
=
103,6 gram

10. 4. Lempeng besi
Jumlah lempengan
= 50 buah
Tebal per lempengan (d)
= 0,325 mm
= 0,305 mm
= 0,315 mm
= 0,295 mm
= 0,305 mm
d rata-rata
=
0,31 mm
D. Pembahasan
Motor kutub bayangan (bahasa Inggris: Shaded-pole motor) atau biasa
disebut juga shaded pole adalah salah satu jenis dari motor induksi AC baik
daya listrik satu fase maupun tiga fase. Pada dasarnya motor ini adalah motor
sangkar bajing yang kumparan bantunya diberi cincin tembaga yang
melingkar di setiap kutubnya. Kumparan bantu ini disebut juga dengan
kumparan bayangan. Arus terinduksi ke dalam kumparan dengan menunda
fase medan magnet dari fluks magnetik pada kutub bayangan (shaded pole)
sehingga cukup untuk membentuk medan yang berputar untuk memutar rotor.
Arah dari medan putar pada motor shaded pole adalah dari kutub utama ke
kutub bayangannya. Karena perbedaan sudut fase antara kutub utama dengan
kutub bayangannya sangat kecil, menyebabkan motor ini hanya menghasilkan
torsi yang kecil.

11. Pada grafik ini menunjukkan arus belitan bantu dan belitan utama berbeda fase φ, hal
ini disebabkan karena impedensi kedua belitan tersebut. Perbedaan arus beda fase ini
menyebabkan arus total, merupakan penjumlahan vektor arus utama dan arus bantu.
Hal ini jugalah yang mempengaruhi medan magnet utama yang dihasilkan belitan
utama berbeda fase sebesar φ dengan medan magnet bantu pada kutub bayangan.
Motor kutub bayangan hanya mempunyai satu buah kumparan, stator dibagi
menjadi 2 bagian yaitu kutub utama dengan kutub bayangan. Lalu pada kutub
bayangan diberi cincin tembaga yang melingkar yang mengakibatkan
keterlambatan medan magnet pada bagian kutub bayangan (shaded pole).
Konstruksi motor shaded pole sangat sederhana yaitu terdiri dari stator, rotor
dan penyangga. Bagian lengkap dari motor shaded pole adalah sebagai
berikut:

12. Stator
Bagian
stator
merupakan
kutub-kutub
yang
bagian
permukaannya
ditempatkan cincin yang terbuat dari tembaga. Karena cincin inilah yang
menyebabkan terjadinya kutub bayangan.
Rotor
Rotor adalah bagian yang berputar dan tipenya adalah rotor sangkar.
Penyangga
Penyangga poros rotor ini sangat sederhana yang dibuat dari besi plat yang
dibentuk sedemikian rupa sehingga dapat memegang bagian rotor yang
berputar.

13. Prinsip Kerja
Pada kutub bayangan (shaded
pole) diberi cincin tembaga
yang
melingkar
sehingga
mengakibatkan medan magnet
pada daerah
shaded pole
mengalami perbedaan sudut
fase dengan kutub utama (unshaded pole). Kemudian medan putar akan
timbul
dan
mempunyai
arah dari kutub utama ke
kutub bayangannya.

14. Motor shaded pole atau motor kutub bayangan adalah adalah sebuah motor
induksi satu fasa yang diperlengkapi dengan belitan bantu yang dihubungkan
secara parallel dengan belitan utama. Stator motor shaded pole berbentuk
sepatu kutub (salient). Kumparan stator hanya terdiri dari kumparan utama.
Untuk membentuk medan putar dipasang shaded coil yang merupakan suatu
rangkaian tertutup pada sepatu kutub tersebut.
Tegangan bolak balik dari
kumparan utama akan di
induksikan pada shaded
coil.
Dengan
adanya
tegangan induksi ini maka
pada shaded coil akan
mengalir arus dan menimbulkan fluks lawan dari kumparan utama. Dengan
demikian terjadi beda fasa antara fluks kumparan utama dengan fluks shaded
coil (kumparan bayangan). Kedua fluks tersebut berbeda nilainya dan
dianggap kutub itu menghasilkan fluks lemah (dalam cincin) dan di
superimpose fluks kuat (di luar cincin) sehingga terdapat medan putar.
Konstruksi motor shaded pole dapat dilihat seperti gambar di atas.
Selanjutnya alasan kenapa rotor bisa berputar disebabkan adanya gaya lorentz
dalam motor listrik ini. Berdasarkan hukum gaya Lourentz, arus yang
mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet akan
menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah

15. medan magnet B. Arah gaya F dapat ditentukan dengan aturan tangan kiri
seperti pada gambar berikut.
Sehingga secara umum motor listrik memutar rotor dengan cara sebagai
berikut:

16. Medan magnet pada stator menginduksi kumparan yang dialiri arus listrik.
Induksi ini mengakibatkan terjadinya gaya Lorenz yang menyebabkan
kumparan berputar. Besar gaya Lorenz sebanding dengan besar arus listrik
yang mengalir, sesuai dengan persamaan F = B I L.
Gambar arus Induksi rotor
E. Kesimpulan
F. Saran
DAFTAR PUSTAKA
Nobeli Debi Rubidiyanto. 2009. Motor Sinkron. Malang: Teknik Eektro BA Malang.
Dede Tri Futra._____. Motor Induksi. : Universitas Sriwijaya.
UNEP.
_____.
Peralatan
Energi
Listrik:
Motor
Listrik.
Diakses
dari:
www.energyefficiencyasia.org pada tanggal 7 Maret 2013.
Hendri. _____. Teknik Tenaga Listrik dan Elektronik Industri: Modul Motor AC.
Yogyakarta: Universitas Mercu Buana.