1. Penyebab Kerusakan Pada Motor Listrik
Faktor-faktor yang dapat menyebabkan sebuah motor bisa mengalami
kerusakan, dapat berasal dari beberapa sebab seperti dari alat yang digerakkan,
jaringan supply yang termasuk di dalam sistem kerja motor maupun keadaan
lingkungan sekitar yang mempengaruhi sebuah motor tidak menjalankan fungsinya
secara normal, seperti pengaruh suhu dan pengaruh mekanis lainnya, maupun hal-
hal yang tidak terduga yang mampu mempengaruhi keadaan dan kestabilan motor.
Kerusakan pada motor dapat disebabkan oleh :
1. Alat yang digerakkan dapat menimbulkan kerusakan pada motor karena :
a. Kopel yang terlalu besar
b. Kopel yang naik turun
c. Pengasutan dan pengereman yang terlalu sering dan terlalu lama
2. Jaringan suplly dapat menimbulkan kerusakan pada motor karena :
a. Tegangan yang terlalu rendah atau terlalu tinggi
b. Tegangan fasa yang tidak sama (untuk motor fasa-tiga)
c. Putusnya salah satu fasa (untuk motor fasa-tiga)
3. Keadaan sekeliling dapat mengganggu karena :
a. Suhu yang terlalu tinggi
b. Kurangnya udara pendingin
c. Getaran-getaran
2. Kerusakan Motor Disebabkan Karena Alat Yang Digerakkan
Kerusakan motor dapat terjadi dengan beberapa penyebab diantaranya
dikarenakan oleh alat yang digerakkan. Hal ini bisa terjadi juga oleh beberapa sebab
yaitu :
1. Kopel yang terlalu besar
Pengaruh Kopel Pada Putaran Motor
Arus listrik I yang dialirkan di dalam suatu medan magnet dengan kerapatan
fluks B akan menghasilkan suatu gaya F sebesar :
F = BIl
Arah gaya ini ditentukan oleh aturan tangan kiri, dengan jempol, telunjuk dan
jari tengah yang saling tegak lurus menunjukkan masing-masing arah, F, B, dan I.
Persamaan F = BIl merupakan prinsip sebuah motor, di mana terjadi proses
perubahan energi listrik (I) menjadi energi mekanik (F). Bila jari-jari rotor adalah r,
kopel yang dibangkitkan:
T = F x r = BIlr
Perlu diingat bahwa pada saat gaya F dibangkitkan, konduktor bergerak di
dalam medan magnet dan seperti diketahui akan menimbulkan gaya gerak listrik
yang merupakan reaksi (lawan) terhadap tegangan penyebabnya. Agar proses
konversi energi listrik menjadi energi mekanik (motor) dapat berlangsung, tegangan
sumber yang harus lebih besar daripada gaya gerak listrik lawan.
Kemudian hubungan antara alat yang digerakkan oleh motor dengan kopel
yang terlalu besar dikatakan dapat merusak motor dikarenakan, jika tidak terjadi lagi
singkronisasi antara putaran motor yang diakibatkan kopelnya terlalu besar dengan
alat yang digerakkan. Sehingga, motor akan kelebihan kerja dengan tidak
mampunya mengimbangi beban pada alat yang digerakkan, dengan demikian motor
3. terancam mengalami kerusakan misalnya, rotornya macet hingga bisa
menyebabkan kebakaran pada mesin motor tersebut.
2. Kopel yang naik turun
Pada pembahasan sebelumnya telah dibahas bagaimana kerusakan yang
akan terjadi pada motor jika kopelnya terlalu besar, pada bagian selanjutnya akan
dibahas pula bagaimana kopel yang naik turun dapat merusak motor.
Pada umumnya kopel pada motor listrik biasanya mempunyai nilai konstan,
gunanya untuk mestabilkan kinerja putaran motor. Jika kemudian kopelnya naik
turun maka kestabilan kinerja putaran motor akan berpengaruh dan pengaruhnya
cukup signifikan dengan alat yang digerakkan dimana kestabilan kinerja putaran
motor akan terganggu dengan naik turunnya kopel tersebut. Dari sini kerusakan
motor bisa muncul misalnya, komponen-komponen yang ada didalam mesin motor
akan melakukan kerja dengan tidak normal karena suatu saat putaran motor bisa
cepat dan dapat pula lambat sedang alat yang digerakkan mengalami perubahan
terus menerus.
3. Pengereman yang terlalu lama dan sering
Suatu motor listrik dapat berhenti dengan adanya geseran yang terjadi.
Tetapi tentu saja hal ini membutuhkan waktu yang lama. Untuk dapat menghentikan
motor dalam waktu yang relatif singkat dilakukan pengereman. Kemudian dikatakan
motor listrik akan mengalami kerusakan jika pengereman dilakukan terlalu sering,
yang kemudian berhubungan dengan alat yang digerakkan, akan mempengaruhi
putaran motor dengan kata lain putaran motor tidak stabil lagi hingga lama
kelamaan jika ketidak stabilan putaran motor dibiarkan terus maka rotor bisa
4. mengalami kemacetan dan dapat pula menyebabkan kopel yang kostan menurun.
Untuk lebih jelas kita bisa melihat ada tiga jenis pengereman yaitu pengereman
dinamik, pengereman regeneratif, dan pengereman mendadak.
Pengereman Dinamik
Pada pengereman dinamik, penghentian motor dapat terjadi jika tegangan
terminal Vt, dihilangkan dan diganti dengan tahanan R1. Dalam keadaan ini energi
putaran diberikan pada tahanan R1, yang menyebabkan kecepatan menjadi turun.
Demikian pula tegangan Ea pun akan menurun. Sekarang motor befungsi sebagi
generator penggerak mula. Untuk menjaga penurunan kopel yang konstan, R1
harus pula diturunkan. Harga R1 dipilih sedemikian rupa, sehingga arus jangkar
tidak terlalu besar (umumnya diambil dua kali harga arus jangkar pada beban
penuh). Harga R1 dapat dihitung dari persamaan.
Ea = ILR1 + IaRa
Pengereman Regeneratif
Pada pengereman regeneratif, energi yang tersimpan pada putaran
dikembalikan kepada sistem jala-jala. Cara ini biasanya dipakai pada kereta api
listrik. Ketika kereta api berjalan menurun, kecepatan motor laju sekali, karenanya
Ea > Vt, yang mengakibatkan daya dikembalikan kepada sistem jala-jala untuk
keperluan yang lain. Pada saat daya dikembalikan kepada sistem jala-jala,
kecepatan menurun dan proses pengereman berlangsung seperti pada pengereman
dinamik.
5. Pengereman Mendadak
Pengereman mendadak adalah pengereman suatu motor dalam waktu yang
sangat singkat dan tiba-tiba, yaitu dengan cara membalik polaritas motor. Tahanan
R2 disisipkan antara titik X dan Y.
Karena tegangan jangkar telah berbalik polaritasnya, sehingga arahnya sama
dengan tegangan terminal, besarnya R2 pun dapat dihitung dari persamaan Ea + Vt
= Ia (Ra + R2).
Harga R2 dipilih sedemikian rupa, sehingga arus jangkar yang mengalir pada
saat pengereman tidak terlampau besar (umumnya dua kali harga arus pada beban
penuh). Selama pengereman berlangsung Ea turun, sehingga R2 harus diperkecil
untuk menjaga penurunan kopel yang konstan.
Kerusakan Motor Diakibatkan Jaringan Suplly
Motor juga dapat mengalami kerusakan diakibatkan oleh jaringan suplly
dimana jika terjadi :
1. Tegangan yang terlalu rendah atau terlalu tinggi
Pada motor listrik adanya tegangan yang terlalu rendah atau terlalu tinggi
bisa mengakibatkan kerusakan pada motor listrik. Dimana Jika tegangan rendah
berarti teganganya mendekati nol atau bisa dikatakan hilang sama sekali, hal ini
berbahaya jika tidak diantisipasi secepat mungkin. Kerusakan akan terjadi pada saat
jaringan suplly mendadak kembali normal, maka dengan mendadak pula mesin
akan berjalan, disini kejut arus akan timbul, pengaman-pengaman yang ada juga
bisa putus dan mengancam aparatur yang ada.
6. 2. Tegangan fasa yang tidak sama (untuk motor fasa tiga)
Pada prinsipnya untuk system fasa tiga atau tiga fasa memiliki besar yang
sama (untuk tegangan atau arus) tetapi mempunyai sudut yang berbeda sebesar
120o
antar fasanya. Sumbu ini disebut juga sumbu yang seimbang. Apabila sumber
mensuplai beban seimbang, maka arus-arus yang mengalir pada masing-masing
penghantar akan memiliki besar yang sama dan berbeda sudut fasanya sebesar
120o
. Jadi, begitupula yang terjadi pada motor fasa tiga yang mana jika tegangan
yang masuk atau yang mensuplly motor tersebut tidak sama maka akan
menjadikan motor berputar dengan tidak stabil sehingga dengan sendirinya akan
menimbulkan ketidak normalan pada motor tersebut.
3. Putusnya salah satu fasa (Untuk motor fasa tiga)
Salah satu penyebab sebuah motor (motor fasa tiga) juga bisa mengalami
kerusakan jika salah satu fasanya putus, dimana akan terjadi pengurangan
tegangan secara mendadak. Sehingga suplly daya kebeban tidak stabil lagi
Kerusakan Motor Diakibatkan Pengaruh Lingkungan Sekitar
Salah satu penyebab kerusakan pada motor-motor listrik juga diakibatkan
karena suhu disekitar mesin yang terlalu tinggi. Dimana, jika disekitar mesin tidak
dilengkapi dengan alat pendingin atau arus udara pendingin maka suhu panas
mesin akan meningkat dengan cepat, hingga melewati derajat yang telah
ditentukan. Kalau mesin tidak mampu lagi menahan suhu yang terlalu tinggi maka
motor akan terbakar.
Selain itu, pengaruh lingkungan sekitar yang dapat menyebabkan
kerusakan pada motor bisa diakibatkan karena getaran-getaran yang berlebiha
7. Proteksi Terhadap Beban
Motor listrik kadang kala diberikan beban lebih tanpa disadari. Beban yang
berlebihan dapat membuat beberapa komponen tak sanggup menahannya,
akibatnya terjadi kerusakan. Misalnya, motor digunakan untuk memutar beban
melebihi kapasitas putaran motor sehingga arus disuplay melebihi daya tahan
kawat, akibatnya kawat kumparan hangus dan tidak dapat digunakan lagi. Untuk
kejadian seperti ini, proses proteksi motor listrik dapat kita bantu dengan
menggunakan rangkaian.
Adapun secara umum motor listrik diproteksi terhadap beban menggunakan
rangkaian meliputi beberapa hal, antara lain pembebanan lebih, hubungan singkat,
dan tegangan rendah. Beberapa komponen elektronis yang berperan penting dalam
rangkaian proteksi motor listrik seperti beberapa relai yang digunakan untuk
memproteksi motor listrik yaitu:
a. Relai Arus Lebih dan Skring Lebur
Untuk memproteksi motor listrik dari pembebanan lebih maupun hubungan singkat
kita dapat menggunakan relai arus lebih.
b. Relai Stall
Stall adalah fenomena dimana putaran motor sewaktu start tidak dapat dinaikkan
dengan cepat karena beban yang terlalu berat. Relai arus lebih harus distel
sedemikian rupa dimana relai arus lebih selama periode start harus membolehkan
8. arus start yang tinggi selama tidakmelampui batas waktu tertentu yang menyangkut
kemampuan termal motor.
c. Relai tegangan rendah/hilang
saklar motor listrik umumnya menggunakan magnet pemegang kontak-kontak saklar
(holding coil). Proteksi tegangan rendah atau hilang diperlukan karena tegangan
yang rendah dapat menimbulkan arus lebih. Sedangkan tegangan pasokan hilang
perlu diikuti pembukaan saklar agar jangan timbul arus berlebihan jika tegangan
pasokan datang kembali.
d. Relai arus urutan negatif
Apabila pasokan daya dari salah satu fasa hilang, dapat menimbulkan pemanasan
berlebihan dalam stator dan rotor motor. Relai ini mampu melakukan proteksi motor
terhadap gangguan antar fasa, gangguan fasa-tanah, beban lebih, arus urutan
negatif dan motor macet.
9. Pengaman Motor
Energi listrik merupakan salah satu sumber energi utama di industri. Energi
tersebut terdiri atas sistem pembangkitan, saluran distribusi dan peralatan yang
menggunakan listrik, dimana peralatan ini harus mempunyai pengaman. Motor listrik
bisanya digunakan untuk penggerak alat angkut (konveyor), pengangkat, pengaduk,
penghisap udara, pompa dll. Karena kekuatan motor listrik mempunyai nilai tertentu,
maka diperlukan suatu alat pengaman yang bertujuan apabila terjadi beban lebih
(overload) motor tidak rusak atau terbakar.
Beban lebih dapat terjadi karena adanya beban yang berlebihan maupun
kondisi dari plant yang tidak seharusnya. Misalnya pompa air, tetapi air tersebut
mengandung lumpur, sehingga menjadi lebih berat, berakibat motor yang hanya
didesain untuk memompa air menjadi tidak kuat, dan terbakar. Sesuatu hal yang
bisa digunakan untuk mengetahui suatu motor dalam kondisi beban lebih adalah
arus yang mengalir pada motor.
Setiap motor tergantung dayanya, mempunyai standar nilai arus tertentu yang
diperbolehkan mengalir pada motor tsb. Circuit dalam motor listrik standar minimal
terdiri atas Circuit Breaker yang berupa : MCCB/ NFB (No Fuse Breaker), Magnetic
Contactor, serta OL (overload relay) yang berupa : TOR (Thermal Overload Relay)
atau ada yang menyebut OCR (Over Current Relay) .
Circuit breaker berfungsi untuk melindungi jaringan, sistem distribusi dari arus
yang tinggi yang diakibatkan oleh peralatan, dalam hal ini motor listrik. Magnetic
contactor berfungsi untuk memutus dan menyambung jaringan listrik dengan motor
10. Yang dikendalikan oleh tombol tekan/saklar. Overload Relay (TOR) berfungsi
untuk melindungi motor listrik dari beban lebih yang ditunjukkan oleh arus yang
mengalir pada jaringan listrik.
Apabila arus yang mengalir melebihi nilai TOR, maka timbul panas pada TOR,
kemudian TOR membuka dan memerintahkan untuk memutuskan jaringan listrik
yang masuk ke motor tsb, sehingga motor terhindar dari kerusakan.
Permasalahannya adalah menentukan berapa besar/nilai Overload Relay (TOR).
Starting Motor Listrik
Metode yang digunakan untuk starting (menjalankan awal) motor listrik cukup
banyak. Sistem ini terkait dengan sifat motor listrik yang menyerap arus listrik yang
tinggi pada saat start. Setelah beberapa saat, arus tersebut akan menurun sesuai
dengan arus yang diserap motor berdasarkan beban yang digerakkan. Metode yang
digunakan antara lain sistem DOL (Direct On Line), Star-Delta, Auto Transformer,
Reostat, soft starter dll.
Dengan memperhatikan sifat dari arus start motor listrik, maka dapat
ditentukan jenis dan besarnya nilai Overload Relay (TOR). Arus start sistem DOL
sebesar 6 x In (Arus nominal motor), sedangkan pada sistem Start-Delta maksimal
sebesar 3 x In. Berdasarkan karakter tersebut, maka apabila menggunakan sistem
DOL, nilai TOR = In, apabila Star-Delta , nilai TOR = In/√3 = 0,732 In.
11. Karakteristik Overload Relay (TOR)
Overload Ralay mempunyai karakteristik sesuai dengan standar-standar
kelistrikan, diantaranya IEEE, NEMA, IEC, dll. Penulis akan membahas sesuai
standar IEC yang cukup banyak digunakan di Indonesia.
Misalnya suatu Overload Relay (TOR) tertulis IEC 947-4-1, Class 20 bernilai
trip = 10 Ampere. Selang waktu trip digunakan agar TOR tidak trip bila sedang start
maupun ketika ada beban kejut. Dengan berpedoman pada karakterstik tersebut,
maka bisa didesain nilainya dengan memperhatikan arus start dan selang waktunya
sehingga tidak trip serta nilai yang tepat untuk trip (sesuai dengan kemampuan
motor listrik yang dikendalikan) jika terjadi overload sehingga jaringan listrik segera
terputus dan motor listrik aman dari kerusakan/terbakar. Karakteristik motor harus
diketahui karakteristik thermalnya berdasarkan informasi dari motor (name plate)
tersebut.
12. Jenis kelas pada motor
Standar NEMA pada dasarnya mengkategorikan motor induksi ke dalam
empat kelas yakni desain A, B, C dan D. Karakteristik torsi-kecepatannya dapat
dilihat pada Gambar.
Macam-macam konstruksi motor induksi diklasifikasikan untuk
memudahkan memilih motor yang sesuai. Klasifikasi itu sebagai berikut:
13. Motor rotor sangkar kelas A, torsi start sekitar 125 sampai 175% torsi
nominal dengan arus start 5 sampai dengan 7 kali arus nominal. Motor
ini umumnya dijalankan (distart) dengan tegangan tidak penuh. (torsi
awal normal, arus start normal).
Motor rotor sangkar kelas B, biasanya distart langsung dengan
tegangan penuh. Reaktansinya relatif tinggi. Arus start sekitar 4,5
sampai dengan 5 kali arus nominal dengan torsi 125 sampai dengan
175 persen. Cos φ
motor kelas B lebih rendah dibanding cos φ motor kelas A. (torsi awal
normal, arus start rendah).
Motor rotor sangkar kelas C, menggunakan rotor sangkar rangkap
(double squirrel cage), biasanya distart dengan tegangan penuh. Arus
startnya 4 sampai dengan 5 kali arus nominal dengan torsi start sekitar
2 kali torsi nominal. (torsi start tinggi, arus start rendah).
Motor rotor sangkar kelas D, reaktansinya relatif tinggi, digunakan
untuk pelayanan yang startingnya sangat berat. Efisiensi motor ini
selalu lebih rendah dibandingkan efisiensi motor kelas A, B dan C.
Motor distart dengan tegangan penuh dengan arus start 4 sampai
dengan 5 kali arus nominal. Sedangkan torsi awalnya sekitar 2 sampai
3 kali torsi nominalnya. Digunakan misal pada bulldozers. (torsi start
tinggi, slip tinggi).
14. RANGKAIAN SERI:
o RT = R1 + R2 + ……..+ Rn
o RT = 10 + 20 + 30 = 60 Ώ
o Sifat : jika diberi tegangan maka akan terjadi pembagian tegangan, dan
tidak terjadi pembagian arus.
Tegangan R1 ( VR 1 ) = R 1 x VCC/ ( R 1 + R 1 + R 3 )
= (10 x 10) / ( 10 + 100 + 100 ) = 0, 42V Volt
Tegangan R2 ( VR 2 ) = (R 2 x VCC ) / ( R 1 + R2 + R 3 )
= ( 100 x 10 ) / ( 10 + 100 + 100 ) = 4, 76 Volt
Tegangan R3 ( VR 3 ) = ( R 3 x VCC ) / ( R1 + R 2 + R 3 )
15. = ( 100 x 10 ) / ( 10 + 100 + 100 ) = 4, 76 Volt.
RANGKAIAN PARAREL:
Sifat sifat :
o Besar tegangan yang dipararel mengecil.
o RT = (1 / R 1) + ( 1 / R2 ) +……….+ ( 1/ Rn)
o Rumus dua tahanan pararel = ( R1 + R 2 ) / ( R1 + R3 )
o Apabila diberi tegangan terjadi pembagian arus dn tidak terjadi
pembagian tegangan.
Arus tiap tahanan adalah:
R1 = VCC / R1 = 10 / 10 = 1 A
I R1 = VCC / R 1 = 10 / 100 = 0,1 A
