1. 1
Makalah Mata Kuliah Mesin Listrik II
METODE STARTING
PADA MOTOR INDUKSI 3 FASA SANGKAR TUPAI
(SQUIRREL-CAGE 3 PHASE INDUCTION MOTOR)
Oktarico Susilatama PP (21060110141053)
oktaricopradana@yahoo.co.id
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
Abstrak - Motor induksi tiga fasa merupakan motor
arus bolak-balik yang paling banyak digunakan di
perindustrian karena memiliki beberapa keuntungan
antara lain motor ini sederhana, murah dan mudah
pemeliharaannya. Selain itu motor induksi mempunyai
efisiensi yang baik dan putaran konstan untuk setiap
perubahan beban. Starting motor induksi tiga fasa tidak
memiliki permasalahan yang cukup besar seperti pada
motor sinkron. Pada dasarnya motor induksi daya kecil
dapat distart langsung hanya dengan menghubungkan
dengan sumber tegangan. Namun untuk motor induksi
yang besar hal ini tidak dapat dilakukan, hal ini terjadi
karena arus start yang relatif besar yaitu 5 sampai 7 kali
arus nominal. Pada saat motor induksi dalam keadaan
start, frekuensi rotor dan reaktansinya tinggi yaitu
dengan slip 100%. Jadi dalam rangkaian rotor yang
sangat reaktif, arus rotor tertinggal ggl rotor dengan
sudut yang besar. Hal ini berarti bahwa aliran arus
maksimum terjadi dalam konduktor rotor pada suatu
waktu setelah kerapatan fluks maksimum stator melewati
konduktor. Hal ini menghasilkan arus start yang tinggi
pada faktor daya rendah yang menghasilkan kopel start
yang rendah. Jika rotor melakukan percepatan berarti
reaktansi rotor berkurang sehingga menyebabkan kopel
naik sampai ke harga maksimumnya. Jika motor
mempercepat lebih lanjut, maka kopel turun sampai ke
harga yang diperlukan untuk memutar beban pada motor
pada kecepatan konstan. Secara umum motor induksi
dapat distartkan baik dengan menghubungkan motor
secara langsung ke rangkaian pencatu ataupun dengan
menggunakan tegangan yang telah dikurangi ke motor
selama periode start.
Pengendali yang digunakan untuk menstart motor pada
kedua metode di atas dapat dioperasikan baik secara
manual ataupun secara magnetik. Beban yang terdapat
di dalam sistem selama motor dalam keadaan start
berpengaruh pada tegangan di sistem. Salah satu cara
untuk mengurangi arus start yang besar pada motor
induksi adalah dengan menggunakan autotransformator
pada saat start. Dengan demikian arus start dapat
dikurangi menjadi 1,7 sampai 4 kali arus nominal
Kata kunci : autotransformer starting, squirrel-
cage induction motor
I PENDAHULUAN
Pada motor induksi terdapat beraneka
ragam macam bentuk starting. Metode starting
tersebut dibagi menjadi metode starting pada
squirrel cage motor dan metode starting pada
wound motor, tapi yang dibahas disini hanya
metode starting pada squirrel cage motor.
Motor induksi secara umum dapat distarting
dengan menghubungkan motor secara
langsung ke jala-jala ataupun dengan mengatur
tegangan input pada motor tersebut. Bila motor
induksi saat dihidupkan secara langsung akan
menarik arus yang cukup besar. Arus mula
yang besar ini dapat mengakibatkan drop
tegangan pada saluran sehingga akan
mengganggu peralatan lain yang dihubungkan
pada saluran yang sama Salah satu cara untuk
mengurangi arus start yang besar pada motor
induksi adalah dengan menggunakan
autotransformator pada saat start. Dengan
demikian arus start dapat dikurangi menjadi
1,7 sampai 4 kali arus nominal

2. 2
II. MOTOR INDUKSI TIGA FASA
2.1 MOTOR INDUKSI 3ϕ SANGKAR TUPAI
(SQUIRREL-CAGE 3ϕ INDUCTION MOTOR)
Penampang motor sangkar tupai memiliki
konstruksi yang sederhana. Inti stator pada
motor sangkar tupai tiga fasa terbuat dari
lapisan – lapisan pelat baja beralur yang
didukung dalam rangka stator yang terbuat dari
besi tuang atau pelat baja yang dipabrikasi.
Lilitan – lilitan kumparan stator diletakkan
dalam alur stator yang terpisah 120 derajat
listrik. Lilitan fasa ini dapat tersambung dalam
hubungan delta ( Δ ) ataupun bintang ( Υ ).
Batang rotor dan cincin ujung motor sangkar
tupai yang lebih kecil adalah coran tembaga
atau aluminium dalam satu lempeng pada inti
rotor. Dalam motor yang lebih besar, batang
rotor tidak dicor melainkan dibenamkan ke
dalam alur rotor dan kemudian dilas dengan
kuat ke cincin ujung. Batang rotor motor
sangkar tupai tidak selalu ditempatkan paralel
terhadap poros motor tetapi kerapkali
dimiringkan. Hal ini akan menghasilkan torsi
yang lebih seragam dan juga mengurangi derau
dengung magnetik sewaktu motor sedang
berputar. Pada ujung cincin penutup dilekatkan
sirip yang berfungsi sebagai pendingin.
Rotor jenis rotor sangkar standar tidak
terisolasi, karena batangan membawa arus
yang besar pada tegangan rendah.
Gambar 1 Bagian-bagian rotor sangkar
2.2 MOTOR INDUKSI 3ϕ ROTOR BELITAN
(WOUND-ROTOR 3ϕ INDUCTION MOTOR )
Motor rotor belitan ( motor cincin slip )
berbeda dengan motor sangkar tupai dalam hal
konstruksi rotornya. Seperti namanya, rotor
dililit dengan lilitan terisolasi serupa dengan
lilitan stator. Lilitan fasa rotor dihubungkan
secara Υ dan masing – masing fasa ujung
terbuka yang dikeluarkan ke cincin slip yang
terpasang pada poros rotor. Pada motor ini,
cincin slip yang terhubung ke sebuah tahanan
variabel eksternal yang berfungsi membatasi
arus pengasutan dan yang bertanggung jawab
terhadap pemanasan rotor.
Gambar 2 Bagian-bagian rotor belitan
III. METODE STARTING MOTOR INDUKSI
TIGA FASA
Motor induksi tiga fasa tidak mengalami
masalah starting seperti pada motor sinkron.
Motor induksi dapat distarting langsung hanya
dengan menghubungkan dengan sumber
tegangan. Namun kadang-kadang untuk
pertimbangan yang lebih baik hal ini tidak
dilakukan. Sebagai contoh arus start yang
dihasilkan dapat menyebabkan tegangan „dip‟
pada sistem tenaga. Untuk motor induksi rotor
belitan, starting dapat dilakukan dengan
menambahkan tahanan pada belitan rotor
melalui cincin slip. Penambahan tahanan ini
tidak hanya menyebabkan torsi start
meningkat tetapi juga memperkecil arus start.
Untuk motor induksi tipe rotor sangkar,
starting motor induksi dapat dilakukan dengan
banyak cara tergantung pada daya nominal
motor dan tahanan efektif rotor saat motor

3. 3
distart. Untuk menentukan arus rotor pada saat
starting, semua rotor sangkar saat ini
mempunyai code letter (agar tidak bingung
dengan desgn class motor) pada nameplatenya.
Code letter menentukan jumlah arus pada saat
start. Batas ini dinyatakan sebagai fungsi daya
kuda (hp). Tabel 1 adalah suatu tabel yang
berisi kVA/hp untuk setiap code letter. Untuk
menentukan arus start suatu motor induksi,
baca tegangan nominal daya motor (hp) dan
code letter dari nameplate. Kemudian daya
semu motor saat start dinyatakan sebagai
Sstart =(daya kuda nominal)(faktor code letter)
Dan arus start dapat ditentukan dengan rumus
Tabel 1 Tabel NEMA, kVA/hp untuk setiap
code letter
Ada bebrapa metode starting motor induksi
tiga fasa antara lain:
1. Starting langsung (direct on-line starting).
2. Starting Wye-Delta.
3. Starting dengan tahan rotor
4. Starting dengan penambahan tahanan stator.
5. Starting dengan Autotransformator
3.1 STARTING LANGSUNG
(DIRECT ON-LINE STARTING)
Ini adalah cara paling sederhana, dimana stator
di hubungkan langsung dengan sumber
tegangan. Start motor memiliki karakteristik
sendiri.
Gambar 3 Skema metode starting langsung
Ketika dinyalakan, motor bertindak seperti
suatu transfomator dengan sekundernya berupa
rotor belitan dengan tahanan yang kecil
dihubung singkat.
Ada arus induksi tinggi yang mengalir pada
rotor yang menyebabkan suatu arus puncak
pada sumber tegangan yaitu:
Arus start = 5 sampai 8 arus nominal.
Torsi start rata-rata adalah:
Torsi start = 0,5 sampai 1,5 torsi nominal.
Kendati keuntungannya (peralatan yang
sederhana, torsi start tinggi, kecepatan tinggi,
biaya rendah), start langsung hanya boleh
digunakan jika:
1. Motor dengan daya kecil
2. Mesin tidak harus mempercepat secara
perlahan-lahan atau memiliki suatu alat
yang membatasi guncangan saat start.
3. Torsi start tinggi tidak mempengaruhi kerja
mesin atau beban yang dikendalikan

4. 4
3.2 STARTING DENGAN TAHANAN ROTOR
Metode Starting ini hanya dapat digunakan
pada motor dengan belitan rotor dapat
dihubungkan dengan tahanan luar melalui
cincin slip. Tipe motor tersebut tidak bisa
distart secara langsung (direct on-line) karena
arus puncak pada saat starting sangat besar.
Oleh karena itu motor distart dengan sebuah
tahanan variabel yang dihubungkan seri
dengan belitan rotor. Metode tersebut didisain
sedemikian rupa agar pada saat starting
terdapat tahanan maksimum pada rangkaian
rotor. Kemudian secara bertahap nilai tahanan
dikurangi sampai rangkaian rotor terhubung
singkat. Torsi start dengan metode ini adalah
sebanding dengan arus motor. Sehingga torsi
startnya adalah 1,5 kali torsi nominal dan arus
start adalah 6 kali arus beban penuh.
Starting dengan tahanan rotor ini, ideal untuk
beban dengan kelembaman tinggi yang distart
pada saat berbeban dimana arus puncak dari
sumber daya listrik dibatasi. Selanjutnya nilai
tahanan dan jumlah tahap dapat ditentukan
sesuai dengan karakteristik motor tersebut.
Gambar 4 Starting dengan tahanan rotor
3.3 STARTING WYE-DELTA
Sistem start ini hanya dapat digunakan pada
motor yang kedua ujung tiga belitan statornya
terhubung pada terminal. Belitan harus dibuat
sedemikian sehingga hubungan delta
memenuhi tegangan jala-jala: misalnya
tegangan tiga fasa 380 V mensuplay motor
dengan 380V delta dan 660V belitan wye.
Prinsipnya start motor belitan dihubungkan
wye pada sumber tegangan, yang membagi
tegangan jala-jala pada motor dengan
(contoh sebelumnya tegangan jala-jala pada
380V =660V / ).
Arus puncak start (SC) adalah dibagi :
SC = 1,5 sampai 2,6 RC (Rated Current).
Gambar 5 Starting wye-delta
Suatu motor 380V/660V hubungan wye pada
tegangan nominal 660V menarik arus kali
dari hubungan delta pada 380V. Dengn
hubungan wye pada tegangan 380V, arus
dibagi lagi, sehingga totalnya adalah 3.
Torsi Start (ST) adalah sebanding dengan
tegangan jala-jala, ini juga dibagi oleh 3:
ST = 0,2 sampai 0,5 RT (rated current).
Kecepatan motor stabil ketika motor dan
tahanan torsi beban seimbang, umumnya pada
75-85% dari kecepatan nominal. Kemudian
belitannya adalah hubungan delta dan motor
memulihkan karakteristiknya. Perubahan dari
hubungan wye ke hubungan delta diatur oleh
pengatur waktu (timer). Kontak delta menutup
pada 30 sampai 50 millidetik setelah kontak
wye membuka, untuk mencegah terjadinya
hubung singkat antar fasa kedua kontak tidak
boleh menutup secara bersamaan. Arus akan
terputus ketika kontak wye membuka dan
memulihkan ketika kontak delta menutup. Ada
suatu arus transien yang besar namun singkat
saat perpindahan ke delta, dalam kaitannya
dengan EMF dari motor. Starting wye-delta
sesuai untuk motor dengan torsi beban kecil
atau tanpa beban saat start (misalnya mesin
pemotong kayu)

5. 5
3.4 STARTING DENGAN PENAMBAHAN
TAHANAN STATOR
Dengan sistem ini, motor distart dengan
menurunkan tegangan karena penambahan
tahanan secara seri terhadap belitan. Ketika
kecepatan stabil tahanan dilepas dan motor
dihubungkan langsung dengan jala-jala. Proses
ini biasanya diatur oleh suatu pengatur waktu
(timer). Metode starting ini tidak mengubah
belitan rotor, jadi kedua ujung masing-masing
belitan tidak memerlukan keluaran pada
terminal
Gambar 6 Starting dengan penambahan
tahanan stator
Nilai arus starting dan torsi starting ditentukan
oleh nilai tahanan yang digunakan. Secara
teknis, nilai arus starting adalah sekitar 4,5 kali
arus nominal, dan torsi starting mencapai 0,75
kali torsi nominal. Starting dengan
penambahan tahanan stator terutama lebih
tepat digunakan untuk aplikasi, seperti kipas
angin, dimana torsi beban meningkat sesuai
dengan kecepatan. Satu kerugian yang
mungkin adalah arus yang sangat besar pada
saat starting, namun hal ini dapat dikurangi
dengan cara memperbesar nilai tahanan.
IV. AUTOTRANSFORMATOR
4.1 DEFINISI AUTOTRANSFORMATOR
Autotransformator adalah suatu transformator
dimana lilitan primer dan sekundernya
dihubungkan secara listrik. Gambar 6
menunjukkan diagram hubungan
autotransformator. Jika transformator ini
digunakan sebagai penurun tegangan, seluruh
lilitan BC membentuk lilitan primer dan bagian
EC membentuk lilitan sekunder. Dengan kata
lain, bagian AC merupakan bagian bersama
antara primer dan sekunder.
Gambar 7 Skema Autotranformator
Untuk beberapa aplikasi yang memerlukan
banyak catu tegangan, digunakan
autotransformator yang lilitannya ditap pada
beberapa titik. Hubungan dari beberapa tap
dikeluarkan keterminal atau ke alat saklar yang
sesuai sehingga dapat dipilih beberapa
tegangan. Salah satu aplikasi autotransformator
adalah untuk starting motor induksi tiga fasa
yang mana tegangan yang dikenakan ke motor
dikurangi selama periode starting. Starting
dengan autotransformator mempunyai dua atau
tiga autotransformator untuk mengurangi
tegangan start. Jika digunakan dua
autotransformator, autotransformator
dihubungkan dengan hubungan open delta,
sementara tiga autotransformer akan
menghubungkan wye (bintang).

6. 6
4.2 METODE STARTING DENGAN
AUTOTRANSFORMATOR
Metoda starting dengan autotransformator
adalah salah satu metode yang digunakan
untuk mengurangi tegangan pada stator saat
start, yang akan membatasi arus start . Metode
starting dengan autotransformator dapat
dijalankan dengan cara open- atau close-
transition. Starting dengan Autotransformator
disebut demikian karena autotransformator
digunakan dalam rangkaian tenaga untuk
mengurangi tegangan pada saat start. Dengan
mengurangi tegangan pada saat start , arus start
akan lebih rendah dari arus beban penuh jika
motor distart pada tegangan penuh. Setelah
waktu tunda (time delay) ditetapkan,
autotransformator akan dilepas dari rangkaian,
dan motor rotor sangkar sangkar akan
dijalankan pada tegangan penuh.
Autotransformator dilengkapi dengan tap agar
dapat dilakukan pemilihan 50%, 65%, atau
80% dari tegangan saluran sebagai tegangan
start dengan pengurangan arus saluran pencatu
yang sesuai. Karena kopel start bervariasi
menurut kuadrat tegangan yang di kenakan,
maka kopel yang dihasilkan bila menggunakan
tap-tap ini berturut-turut menjadi 25%, 42%,
dan 64% dari harga tegangan penuhnya. Oleh
sebab itu tap dapat dipilih agar sesuai dengan
kopel start yang diperlukan oleh motor yang
diberikan dan beban yang dikemudikan.
Pada gambar 8 menunjukan starter
menggunakan dua autotransformer yang
dihubungkan pada open delta. Penyederhanaan
diagram rangkaian pada starter tersebut
diberikan pada gambar 9. Dia memiliki dua
kontaktor A dan B. Kontaktor A memiliki lima
NO (Normally Open) kontak A dan satu No
kecil ontak Ax. Kontaktor ini hanya beroperasi
selama perode yang jelas ketika motor di mulai
(strating up).
Gambar 8 Autotranformator starter pengurang
tegangan 100 hp, 575 V, 60 Hz
Gambar 9 Diagram sederhana autotranformator
starter
Kontaktor B memiliki 3 kontak NO (Normally
Open). Kontaktor B melayani ketika motor
sedang bekerja.
Autotransformer ditetapkan pada tap 65
persen. Relay time-delay RT memiliki tiga
kontak RT1,RT2,RT3. Kontak RT1 dihubung
paralel dengan start button yang menutup
segera setelah koil RT dienergized. Dua kontak
lainnya RT2, RT3 beroperasi setelah delay
yang tergantung pada pengaturan relay RT.
Kontaktor A dan B secara mekanik di
interlocked untuk mencegah dari penutupan
secara serentak.
Kontaktor A menutup segera setelah start
button ditekan kembali. Hal ini mengeksitasi
autotransformer dan mengurangi tegangan
yang timbul diterminal motor. Beberapa detik
kemudian, kontak RT2 yang dihubung seri
dengan kumparan A terbuka, menyebabkan

7. 7
kontaktor A untuk membuka. Pada waktu yang
sama, kontak RT3 menyebabkan kontaktor B
menutup. Sehingga, kontaktor A keluar, diikuti
hampir seketika dengan penutupan kontaktor
B. Aksi ini menerapkan tegangan penuh pada
motor dan memutuskan secara serentak
autotransformer dari saluran.
Dalam pemindahan dari kontaktor A ke
kontaktor B, motor diputuskan dari saluran
untuk sedikit waktu. Ini menghasilkan
permasalahan karena ketika kontaktor B
menutup, arus transien yang besar ditarik dari
saluran. Surja transien ini berpengaruh besar
pada kontak dan juga menghasilkan kejut
mekanik. Untuk alasan ini, terkadang
menerapkan rangkaian yang terperinci dimana
motor tidak pernah terputus sama sekali dari
saluran.
Gambar 10 dan 11 membandingkan torsi dan
arus saluran ketika autotransformer starting (3)
dan resistansi strating (2) digunakan. Tegangan
locked-rotor pada tiap kasus ialah 0.65 pu.
Perlu dicatat bahwa torsi locked-rotor ialah
identik, tapi arus saluran locked-rotor ialah
jauh lebih rendah menggunakan
autotransformer (2.7 terhadap 4.2 pu).
Namun, ketika rotor mencapai sekitar 90
persen dari kecepatan sinkron, starting
resistansi menghasilkan torsi yang lebih tinggi
karena tegangan terminal ialah sedikit lebih
tinggi daripada nilai 65 persen yang terdapat
pada saat start up. Disisi lain, arus saluran pada
semua kecepatan ialah lebih kecil ketika
menggunakan autotransformer.
Karena autotransformer beroperasi untuk tiap
periode singkat, mereka dapat di belitkan
dengan kawat yang jauh lebih sedikit. Hal ini
dapat mengurangi secara drastis ukuran,berat
dan biaya dari komponen tersebut
Gambar 10 Kurva torsi-kecepatan dengan
pengurangan tegangan (0.65 pu) dari motor
induksi 3 fasa sangkar tupai : (2) starting
resistansi; (3) starting autotransformer
Gambar 11 Kurva arus-kecepatan dengan
pengurangan tegangan (0.65 pu) dari motor
induksi 3 fasa sangkar tupai : (2) starting
resistansi; (3) starting autotransformer
Tabel 2 Perbandingan metode starting motor

8. 8
VI. KESIMPULAN
Berdasarkan materi pada makalah ini, maka
dapat disimpulkan beberapa hal sebagai
berikut:
1. Metode starting wye-delta memberikan
permasalahan kualitas daya yang lebih
kecil daripada metode starting
langsung (direct on-line) dan starting
autotransformer untuk daya motor
yang rendah kurang dari 3 hp atau 2,2
kW
2. Untuk perbandingan daya keluaran
pada motor perbandingan metode
langsung (direct on-line),
autotransformer dan wye-delta tidak
selalu sesuai berdasarkan penelitian
yang telah dilakukan.
3. Salah satu cara untuk mengurangi
tegangan terminal ke motor adalah
dengan menurunkannya dengan
menggunakan trafo. Kemudian, ketika
motor telah mencapai percepatan yang
mendekati kecepatan maksimum,
tegangan yang telah diturunkan akan
dikembalikan lagi ke normal. Kondisi
starting motor bergantung pada posisi
tapping pada belitan trafo.
4. Starting motor induksi dapat
dihubungkan secara langsung (d.o.l.).
Ketika motor dengan kapasitas yang
sangat besar di-start dengan direct-on-
line, tegangan sistem akan terganggu
(terjadi voltage dip pada jaringan
suplai) karena adanya arus starting
yang besar. Gangguan tegangan ini
dapat menyebabkan kerusakan pada
peralatan elektronis yang lain yang
terhubung dengan sumber
5. Pada metode starting wye-delta saat
posisi start, belitan terhubung
bintang/star, sedangkan pada posisi
running belitan terhubung delta.
Tegangan yang melewati masing-
masing fase belitan pada posisi start
bintang adalah 58 % atau 1/ dari
tegangan hubungan delta, dengan
konsekuensi arus yang mengalir
berkurang saat starting.
6. Pada metode starting resistor seri.
Dapat dikatakan bahwa untuk
membatasi arus yang dibangkitkan,
resistor menambah impedans pada
rangkaian AC yang sebanding dengan
nilai induktans dan frekuensi yang
digunakan. Jatuh tegangan pada
saluran mungkin bisa lebih kecil
karena pengasutan dengan resistor
mempunyai faktor daya yang lebih
baik.

9. 9
DAFTAR PUSTAKA
1. Chapman Stephen J, “Elektric Machinery
Fundamentals” Fourth Edition Mc
Graw Hill Companies, New York,2005.
2. Fitzgerald, A.E, Charles Kingsley, Jr.,
Stephen D. Umans, “Mesin-Mesin
Listrik”, Edisi Keempat, Erlangga,
Jakarta,1984.
3. Frank, D. Petruzella. Industrial
Electronics. New York: McGraw-Hill
Book Company,1984. p. 246
4. McPherson, George “An Introduction To
Electrical Mechines And
Transformers”, Jhon Wiley & sons, Inc,
Canada, 1981.
5. Proceedings of the International
MultiConference of Engineers and
Computer Scientists 2009 Vol II
IMECS 2009, March 18 - 20, 2009, Hong
Kong
6. Smeaton, Robert, W. Motor Application
and Maintenance Handbook.New York:
McGraw-Hill Book Company, 1984. p.
265
7. Theodore Wildi, Electrical Machines,
Drives andPower Systems 3rd,Prentice
Hall Inc, New Jersey,1997.
8. Theraja, B.L, ”A Text-Book Of Electrical
Technology”, Nurja Construction &
Development, New Delhi, 1989.
BIOGRAFI
Oktarico Susilatama P,
NIM 21060110141053,
lahir di kendal, 22 Oktober
1992, menempuh
pendidikan di SMPN 1
Semarang, SMAN 3
Semarang. Dan sekarang
sedang menempuh S1 di
Teknik Elektro Universitas Diponegoro.