Pengaturan Putaran Motor Listrik (2)

Motor Dahlander

(Sumber : http://www.lucas-nuelle.com/images/axilon/NEUBILD/Artikelbilder/SE/26/SE2672-3K.jpg)

Pada tulisan sebelumnya yang berjudul Pengaturan Putaran Motor Listrik (1) disebutkan tentang cara-cara pengaturan putaran motor listrik DC, dan pada tulisan ini akan melanjutkan pembahasan sebelumnya akan tetapi akan membahas pengaturan putaran motor listrik AC.

2. Mengatur putaran motor AC

a. Mengatur arah putar motor AC 1 phase

Pengaturan arah putaran pada motor listrik AC 1 phase pinsipnya sama dengan pada motor DC yaitu dengan mengubah arah medan putarnya. Untuk mengubah arah putaran motor AC 1 Phase dapat dengan mengubah posisi sambungan kumparan bantu motor 1 Phase.

(Sumber : http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/motor-listrik-ac-satu-fasa.html)

Pada gambar diatas ada dua konfigurasi rangkaian yang pertama putar CW (clockwise) dan yang kedua CCW (counter clockwise).

Pada gambar diatas kumparan utama U1-U2 dan kumparan bantu Z1-Z2. Pada gambar pertama kumparan bantu Z1 terhubung dengan NOL dan ujung Z2 terhubung dengan kapasitor yang terhubung dengan phasa, sedang pada gambar kedua kumparan bantu Z1 terhubung dengan kapasitor yang terhubung pada phasa dan Z2 terhubung dengan NOL. Pergantian tersebut akan menimbulkan arah medan putar yang berbeda sehingga arah putaran motor dapat berubah.

b. Mengatur kecepatan putar motor AC 1 phase
Kecepatan putar motor AC dapat dihitung dengan rumus :



Dari persamaan di atas maka untuk mengubah-ubah nilai Ns dapat dilakukan dengan mengubah nilai frekuensi (f) atau mengubah jumlah kutub motor (p), selain itu juga dapat dengan cara mengatur tegangan yang masuk ke motor akan tetapi cara ini jarang dilakukan karena jika tegangan berkurang maka torsinya juga berkurang jika dalam kondisi berbeban.
Cara yang paling banyak digunakan adalah dengan mengubah-ubah nilai frekuensi arus AC yang masuk, hal ini semakin mudah dilakukan dengan bantuan alat inferter yang mampu memanipulasi frekuensi dan tersedia untuk beragam daya motor.

c. Mengatur Arah Putar Motor AC 3 Phase
Pengaturan arah putaran pada motor AC 3 Phase dilakukan dengan menukar urutan dua dari tiga phase yang masuk ke motor. Maksudnya adalah, misalnya urutan phase yang masuk adalah R-S-T, untuk merubah arah putarannya phase masukan diubah menjadi T-S-R atau S-R-T atau R-T-S.

(Sumber : http://aank123.files.wordpress.com)

Pada gambar di atas, jika MC1 yang bekerja maka phase yang masuk ke motor adalah R-S-T maka motor akan berputar searah jarum jam (Clockwise) akan tetapi jika MC2 yang bekerja maka urutan phase yang masuk ke motor adalah R-T-S perubahan urutan phase ini akan menyebabkan perubahan arah putaran motor dari Clockwise menjadi Counter Clockwise (Berlawanan arah jarum jam). Jadi dengan merubah urutan phase yang masuk ke motor maka arah putaran motor dapat diubah.

d. Mengatur Kecepatan Putar Motor AC 3 Phase

Pengaturan kecepatan motor 3 phase dapat dilakukan dengan menggunakan motor Dahlander, pada prinsipnya sama dengan menambah jumlah kutub motor listrik. Pada motor dahlander tiap kumparan memiliki dua ujung, atau masing-masing kumparan memiliki center tap. Jadi dengan mengubah sambungan pada center tap atau ujung kumparan maka jumlah kutubnya akan berubah sehingga kecepatan dapat diubah karena faktor pembaginya berubah. Sambungan kumparan-kumparan pada motor dahlander dapat dilihat pada gambar berikut:

Konfigurasi diatas adalah untuk sambungan motor kecepatan rendah dimana antar jala-jala terdapat 2 kumparan sehingga tahanannya lebih besar sehingga arus yang masuk menjadi berkurang sehingga kecepatan motor berkurang. Untuk kecepatan tinggi konfigurasi sambungan dapat dibentuk menjadi:

Pada gambar di atas tempat masuknya sumber L1-L2-dan L3 diubah kemudian ujung-ujung kumparan lain dihubung-singkatkan. Jika dicermati dan ditarik maka akan menjadi rangkaian bintang yang diparalel sebagai berikut:

Gambar sambungan dahlander Y-Y

Sambungan di atas akan membuat arus yang masuk menjadi besar karena hambatan kumparan yang diparalel semakin kecil sehingga kecepatan motor menjadi lebih tinggi dari sambungan segitiga.

Contoh rangkaian kontrol pengendali motor dahlander dua kecepatan:

(Sumber : http://www.8ung.at/elektrotechnik/bilder/schaltungen/fz_dahlander.gif)

Pada gambar di atas jika tombol S2 ditekan maka K1 bekerja dan menghubungkan U1-V1-W1 pada sumber R-S-T sehingga motor pada sambungan delta. Saat tombol S3 ditekan, maka K1 akan terputus dan akan mengaktifkan K2 dan K3 yang akan mengubah sambungan menjadi sambungan Star, sehingga kecepatan motor akan berubah.

Read More

Pengaturan Putaran Motor Listrik (1)

(Sumber : http://www.gruprobot.com/wp-content/uploads/2012/01/motor.jpg)

Motor Listrik merupakan perangkat yang bekerja menghasilkan gerak berputar, gerakan yang dihasilkan ini kemudian dimanfaatkan untuk melakukan berbagai aplikasi. Dalam beberapa aplikasi motor listrik diharuskan melakukan perputaran dengan arah yang dapat diubah-ubah, untuk itu diperlukan pengaturan arah putaran motor listrik.

Untuk mengubah putaran motor dapat dilakukan dengan beberapa cara tergantung dari jenis motor yang digunakan.

1. Mengatur putaran motor DC

a. Mengatur arah putaran motor DC

Motor DC bekerja menggunakan arus searah dalam membangkitkan medan putarnya, maka untuk membalik arah putaran motor DC adalah dengan membalik arah medan putarnya, arah medan putar dapat dibalik dengan mengubah arah arus yang mengalir pada motor DC seperti gambar berikut:

Pada gambar di atas mengubah arah arus dapat dilakukan dengan membalik polaritas (kutub) sumber arus, perubahan polaritas menyebabkan perubahan arah arus dalam motor sehingga arah medan putar akan berubah dan menyebabkan motor berputar ke arah yang berlawanan. Untuk mempermudah pembalikan arah arus dapat dengan menambahkan saklar 2 buah SPDT yang dirangkai sebagaimana gambar berikut:

Pada gambar di atas, dengan mengubah posisi saklar S1 dan S2 maka arah arus akan berubah, untuk mengembalikan putarannya tinggal mengembalikan posisi saklar S1 dan S2 ke posisi semula.

b. Mengatur kecepatan putar motor DC

Kecepatan putar dari motor DC juga dapat diatur sesuai kebutuhan. Pada intinya untuk pengaturan kecepatan putaran motor DC dilakukan dengan mengatur tegangan yang masuk pada motor. Ada beberapa cara pengaturan tegangan yang dapat dilakukan yaitu:

1. Pengaturan tegangan motor dengan rangkaian pembagi tegangan

Untuk mengatur tegangan motor, dapat menambahkan potensio atau variabel resistor untuk membagi tegangan yang masuk ke dalam motor seperti pada gambar berikut:

(Sumber : http://www.gruprobot.com/wp-content/uploads/2012/01/kontrol-1.bmp)

Cara ini tidak efisien karena banyak energi yang hilang dan dibutuhkan VR dengan daya besar.

2. Mengatur tegangan motor dengan mengatur tegangan basis transistor

Cara ini merupakan pengembangan dari cara pertama dengan menambahkan transistor. Dengan menambahkan transistor, maka energi yang terbuang akan dapat dikurangi sehingga energi lebih hemat.

(Sumber : http://www.gruprobot.com/wp-content/uploads/2012/01/kontrol-2.bmp)

3. Pengaturan tegangan basis dengan PWM

Cara yang ketiga adalah dengan metode PWM (Pulse Width Modulation), dengan metode ini tegangan basis dapat diatur dengan mengatur lebar pulsa yang masuk, semakin banyak pulsa yang masuk maka semakin banyak arus yang mengalir ke motor.

(Sumber : http://www.gruprobot.com/wp-content/uploads/2012/01/MotorSpeedControlSchematic.gif)

Lanjutkan membaca : pengaturan putaran motor listrik-2

Read More

Motor AC 3 Phase

Motor AC 3 phase bekerja dengan memanfaatkan perbedaan fasa sumber untuk menimbulkan gaya putar pada rotornya. Jika pada motor AC 1 phase untuk menghasilkan beda phase diperlukan penambahan komponen Kapasitor (baca disini), pada motor 3 phase perbedaan phase sudah didapat langsung dari sumber seperti terlihat pada gambar arus 3 phase berikut ini:

(Sumber : http://wiskeydeoch.blogspot.com/2011/02/blog-post.html)

Pada gambar di atas, arus 3 phase memiliki perbedaan phase 60 derajat antar phasenya. Dengan perbedaan ini, maka penambahan kapasitor tidak diperlukan.

Konstruksi motor 3 phase:

Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm sampai 4 mm. Tipe dari motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya dan rotor sangkar tupai (Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam terhubung singkat dengan batangan logam yang lain.

(Sumber: http://reehokstyle.blogspot.com/2010/03/aplikasi-motor-induksi-3-fasa-dalam.html)

Prinsip Kerja:

Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan putar den gan kecepatan

ns = 120 f/P

dimana:

Ns = Kecepatan Putar

f = Frekuensi Sumber

P = Kutub motor

Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada batang konduktor dari rotor akan timbul GGL induksi. Karena batang konduktor merupakan rangkaian yang tertutup maka GGL akan menghasilkan arus (I). Adanya arus (I) di d alam medan magnet akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel mula yan g dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator. GGL induksi timbul karena terpoton gn ya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar GGL induksi tersebut timbul, diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr).

Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (s), dinyatakan dengan

S= (ns- nr)/ ns

Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak mengalir pada batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.

Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi (torque)

Gambar di bawah ini menunjukkan grafik hubungan antara torque - kecepatan dengan arus pada motor induksi 3 phase:

• Motor mulai menyala ternyata terdapat arus start yang tinggi akan tetapi torque-nya rendah.
• Saat motor mencapai 80% dari kecepatan penuh, torque-nya mencapai titik tertinggi dan arusnya mulai menurun.
• Pada saat motor sudah mencapai kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke nol.

Keuntungan motor tiga phasa :

• Konstruksi sangat kuat dan sederhana terutama bila motor dengan rotor sangkar.
• Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi.
• Effesiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil.
• Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan.

Kerugian Penggunaan Motor Induksi:

• Kecepatan tidak mudah dikontrol
• Power faktor rendah pada beban ringan
• Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus nominal

Pengasutan motor 3 phase:

Pengasutan merupakan metoda penyambungan kumparan-kumparan dalam motor 3 phase. Ada 2 model penyambungan kumparan pada motor 3 phase:

1. Sambungan Bintang/Star/Y
2. Sambungan Segitiga/Delta

1. Sambungan Star

Sambungan bintang dibentuk dengan menghubungkan salah satu ujung dari ketiga kumparan menjadi satu. Ujung kumparan yang digabung tersebut menjadi titik netral, karena sifat arus 3 phase yang jika dijumlahkan ketiganya hasilnya netral atau nol.  

Nilai tegangan phase pada sambungan bintang =  √3 x tegangan antar phase

 

2. Sambungan Delta

Sambungan delta atau segitiga didapat dengan menghubungkan kumparan-kumparan motor sehingga membentuk segitiga.  Pada sambungan delta tegangan kumparan = tegangan antar phase akan tetapi arus jaringan sebesar √3 arus line.

 

Starting motor Star-Delta

Untuk mengurangi besarnya arus start motor yang mendekati 7x arus nominal maka dapat dengan menggunakan metode start Star - Delta. Dengan metode ini motor awalnya diset pada asutan Star, setelah motor mencapai kecepatan 80% kecepatan maksimal, sambungan diubah ke sambungan Delta. Dengan cara ini maka torsi dapat dipertahankan sedangkan lonjakan arus start dapat ditekan.

(sumber : telinks.wordpress.com)

Read More

Motor AC 1 Phase

Sesuai namanya, motor AC 1 phasa bekerja dengan input tegangan bolak-balik 1 phasa jadi pada sambungannya hanya menggunakan 1 kawat phasa (yang bertegangan) dan satu kawat nol. Pada motor satu phasa terdapat dua jenis kumparan yaitu kumparan utama dan kumparan bantu. Kumparan utama tersusun dari kawat dengan diameter yang lebih besar dari kumparan bantu.

gambar kumparan dalam motor 1 phase

Jika kumparan motor 1 phase hanya ada satu maka kumparan tidak akan menghasilkan medan putar tapi hanya medan yang berdetak (berupa pulsa) yang berfase antara 0 sampai 180 derajat. Saat sebuah kumaran tunggal dialiri arus AC maka medan yang dihasilkan akan berlawanan setiap waktu, karena polaritasnya akan berubah-ubah. Perhatikan gambar diagram fasor di bawah ini :

Gambar diagram fasor pembangkitan medan 1 phase

(source : http://sub.allaboutcircuits.com)

Untuk mengatasi masalah tersebut maka dapat dengan membuat motor 2 phase dari sumber 1 phase.

1. Motor Kapasitor Permanen.

Motor ini memiliki 2 kumparan yang terpisah 90 derajat, salah satu ujung kumparan dipasangkan kapasitor secara seri. Ini dimaksudkan untuk menghasilkan perbedaan fase meskipun inputnya tegangan 1 phase. Perhatikan gambar di bawah ini:

Gambar motor kapasitor permanen

(Sumber : http://sub.allaboutcircuits.com)

Motor jenis ini memiliki rugi arus dan waktu start yang cukup signifikan, untuk memperkecil rugi tersebut maka kapasitor yang terpasang memiliki impedansi yang minimum. Konfigurasi motor ini bekerja cukup baik pada motor kecil (sampai dengan 200 Watt). Putaran motor ini dapat dengan mudah kita ubah dengan memasang kapasitor seri dengan kumparan yang lain.

2. Motor Kapasitor Start.

Konfigurasi motor kapasitor-start

(sumber : http://sub.allaboutcircuits.com/)

Motor hamir sama dengan motor kapasitor permanen, akan tetapi jenis ini menggunakan kapasitor yang lebih besar. Setelah motor berputar dan mencapai kecepatan tertentu maka saklar sentrifugal akan memutus arus ke kapasitor dan arus sepenuhnya mengalir lewat kumparan utama. Motor jenis ini dapat menghasilkan torsi yang besar dan mampu bekerja pada berbagai ukuran daya.

3. Motor Kapasitor Run.

Konfigurasi Motor Kapasitor-run

(sumber : http://sub.allaboutcircuits.com/)

Motor jenis ini menggunakan 2 kapasitor, dimana satu kapasitor ukuran besar untuk starting, dan kapasitor yang lebih kecil. Kapasitor yang digunakan adalah kapasitor elektrolit non-polar double anoda (bisa + dan +, atau - dan -). Saat starting, kapasitor besar berperan menghasilkan torsi putaran start, setelah mencapai putaran tertentu saklar sentrifugal memutus aliran ke kapasitor start dan arus akan mengalir melalui kapasitor run yang ukurannnya lebih kecil, kapasitor ini digunakan untuk menaikan karakteristik runing tanpa mengambil arus yang terlalu banyak.

Read More

Motor DC

Motor DC sesuai dengan namanya merupakan salah satu jenis motor yang menggunakan arus DC sebagai sumbernya. Cara kerja motor DC sama dengan motor yang lain yaitu memanfaatkan gaya Lorentz yang timbul saat kumparan didalam medan magnet dialiri arus listrik.
Motor DC banyak digunakan sebagai penggerak yang membutuhkan torsi tinggi dan percepatan yang konstan.


Bagian-bagian motor DC:

1. Armature :Merupakan bagian inti dalam motor DC berupa lilitan kawat pada besi lunak sebagai inti kumparannya. Merupakan bagian yang bergerak pada motor DC (rotor).
2. Komutator :Disebut juga cincin belah. Berbentuk seperti cincin yang terbelah. Merupakan tempat menempelnya ujung-ujung kumparan pada armature. belahan tersebut terpisah satu sama lain sehingga tidak terjadi short circuit (hubung singkat).
3. Sikat Karbon (Brushes) :Merupakan bagian yang terhubung dengan kutub positif dan kutub negatif dari sumber arus DC. Sikat ini dipasang bersentuhan dengan komutator sehingga arus dari sumber diteruskan ke kumparan melalui Sikat dan komutator.
4. Sangkar Magnet :Merupakan magnet tetap yang disatukan dengan sangkar/ bodi motor DC yang menghasilkan medan magnet dalam motor DC.


Cara Kerja Motor DC

Pada gambar di samping, saat sumber dinyalakan, arus akam mengalir melewati sikat, komutator, kemudian ke kumparan, saat kumparan dialiri arus akan menimbulkan medan magnet dan akan membuat kumparan bergerak. Saat kumparan bergerak 90 derajat arus akan terputus karena sikat berada pada belahan komutator, akan tetapi karena momentumnya sendiri kumparan akan tetap berputar, saat bergerak 180 derajat, komutator akan kembali kontak dengan sikat sehingga arus akan mengalir dengan arah yang sama. Siklus ini akan terus berulang sampai arus dari sumber diputus.

Untuk menaikkan efisiensi motor DC dapat dilakukan dengan cara :
> Menambah jumlah lilitan pada armature
> Menambah kuat arus dari sumber
> Memperlebar diameter kumparan
> Memperkuat medan magnet dalam sangkar magnet

Read More

Motor Listrik

Motor listrik merupakan suatu alat yang berfungsi mengubah energi listrik menjadi energi mekanik (gerak). Gerakan yang ditimbulkan adalah gerakan berputar. Motor listrik banyak digunakan sebagai penggerak dalam mesin-mesin industri.
Motor listrik dapat berputar diakibatkan karena peristiwa elektro magnetik, adalah Gaya Lorentz yang menyebabkan motor dapat bergerak.
Gaya Lorentz merupakan gaya yang timbul pada suatu kawat berarus yang melintasi/memotong medan magnet.
simulasi gaya lorentz

Saat ada kawat sepanjang L (meter) dialiri arus listrik I (Ampere) dan melewati medan magnet B (Tesla), maka pada kawat tersebut akan timbul gaya F sebesar:

F= I x B x L  

dari persamaan tersebut maka gaya yang besar dapat diperoleh dengan cara:

• Memperkuat arus listrik.
• Memperpanjang kawat listrik (dengan membentuk kumparan)
• Memperkuat medan magnet.

Gaya ini dimanfaatkan untuk menggerakkan motor berputar. Secara konstruksi motor listrik terdiri dari magnet dan kumparan. Magnet digunakan untuk menghasilkan medan magnet, sedang kumparan sebagai lintasan kawat yang memotong medan magnet. Konstruksi dalam sebuah motor listrik dapat dilihat pada gambar berikut :

dari gambar di tersebut dapat dilihat, medan magnet akan terbentuk diantara kutub Utara dan Selatan magnet. Saat kumparan yang berada di dalam tengah-tengah medan magnet dialiri listrik dari batrei maka kumparan berarus tersebut akan memotong medan magnet diantara kutub Utara dan kutub Selatan, dari peristiwa tersebut akan timbul Gaya Lorentz yang akan membuat kumparan berputar. Selain jenis kumparan yang berputar, ada pula model magnet yang berputar, jadi medan magnetnya akan berubah-ubah saat berputar.

Berdasarkan jenis arus listrik yang mengaliri motor listrik, ada dua macam motor listrik yaitu:
1. Motor DC
2. Motor AC 1 Phase
3. Motor AC 3 Phase

Read More