Teknik Listrik Industri Jilid_2

SiswoyoTEKNIK LISTRIKINDUSTRIJILID 2SMK Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional

Hak Cipta pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undangTEKNIK LISTRIKINDUSTRIJILID 2Untuk SMKPenulis : SiswoyoPerancang Kulit : TIMUkuran Buku : 17,6 x 25 cmSIS SISWOYOt Teknik Listrik Industri Jilid 2 untuk SMK /oleh Siswoyo ---- Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah, Departemen Pendidikan Nasional, 2008. iii , 194 hlmISBN : 978-979-060-081-2ISBN : 978-979-060-083-6Diterbitkan olehDirektorat Pembinaan Sekolah Menengah KejuruanDirektorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan MenengahDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2008

KATA SAMBUTANPuji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, berkat rahmat dankarunia Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Direktorat Pembinaan SekolahMenengah Kejuruan Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasardan Menengah Departemen Pendidikan Nasional, telah melaksanakankegiatan penulisan buku kejuruan sebagai bentuk dari kegiatanpembelian hak cipta buku teks pelajaran kejuruan bagi siswa SMK.Karena buku-buku pelajaran kejuruan sangat sulit di dapatkan di pasaran.Buku teks pelajaran ini telah melalui proses penilaian oleh Badan StandarNasional Pendidikan sebagai buku teks pelajaran untuk SMK dan telahdinyatakan memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam prosespembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 45Tahun 2008 tanggal 15 Agustus 2008.Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepadaseluruh penulis yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanyakepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luasoleh para pendidik dan peserta didik SMK.Buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download),digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.Namun untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannyaharus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Denganditayangkan soft copy ini diharapkan akan lebih memudahkan bagimasyarakat khsusnya para pendidik dan peserta didik SMK di seluruhIndonesia maupun sekolah Indonesia yang berada di luar negeri untukmengakses dan memanfaatkannya sebagai sumber belajar.Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepadapara peserta didik kami ucapkan selamat belajar dan semoga dapatmemanfaatkan buku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku inimasih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritiksangat kami harapkan. Jakarta, 17 Agustus 2008 Direktur Pembinaan SMK

PENGANTAREra persaingan dimasa sekarang dan masa yang akan datang mensyaratkanbahwa bangsa yang unggul adalah yang memiliki kualitas sumber dayamanusia yang unggul. Keunggulan SDM hanya dapat diraih melaluipendidikan. Pemerintah melalui UU Sisdiknas No 20/ 2003, jenjangpendidikan menengah kejuruan termasuk program vokasional yangmendapatkan perhatian.Buku Teknik Listrik Industri ini disusun berdasarkan profil standar kompetensidan kompetensi dasar untuk bidang Teknik Listrik Industri. Denganpemahaman yang dimiliki, diharapkan dapat menyokong profesionalitas kerjapara lulusan yang akan memasuki dunia kerja. Bagi para guru SMK, buku inidapat digunakan sebagai salah satu referensi sehingga dapat membantudalam mengembangkan materi pembelajaran yang aktual dan tepat guna.Buku ini juga bisa digunakan para alumni SMK untuk memperluaspemahamannya di bidang pemanfaatan tenaga listrik terkait dengan bidangkerjanya masing-masing.Buku ini dibagi menjadi lima belas bab, yaitu: (1) Pengetahuan Listrik dasar(2) Kemagnetan dan elektromagnetis (3) Dasar Listrik arus bolak-balik (4)Transformator (5) Motor Listrik arus bolak balik (6) Mesin arus searah (7)Pengendalian motor listrik (8)Alat ukur dan pengukuran listrik (9) Elektronikadasar (10) Elektronika daya (11) Sistem pengamanan bahaya listrik (12)Teknik pengaturan otomatis (13) Generator sinkron (14) Distribusi tenagalistrik (15) Pembangkit listrik Mikrohidro.Penulis mengucapkan terima kasih kepada Direktur Pembinaan SMK,Kasubdit Pembelajaran, beserta staf atas kepercayaan dan kerjasamanyadalam penulisan buku ini. Kritik dari pembaca dan kalangan praktisi akankami perhatikan.Semoga buku ini bermanfaat bagi banyak pihak dan menjadi bagian amaljariah bagi para penulis dan pihak-pihak yang terlibat dalam prosespenyusunan buku ini.AminPenulis i

BAB 5 Motor Listrik Arus Bolak BalikDaftar Isi 5.1 Mengukur Kecepatan Putaran .......................................... 5-2 5.2 Mengukur Torsi ................................................................ 5-2 5.3 Hubungan Kecepatan, Torsi dan Daya Motor................... 5-3 5.4 Prinsip Kerja Motor Induksi ............................................... 5-4 5.5 Konstruksi Motor Induksi................................................... 5-7 5.6 Rugi-rugi dan Efisiensi Motor Induksi ............................... 5-7 5.7 Putaran Motor Induksi....................................................... 5-9 5.8 Karakteristik Torsi Motor Induksi....................................... 5-9 5.9 Pengasutan Motor Induksi ................................................ 5-10 5.10 Pengasutan Hubungan Langsung (DOL).......................... 5-11 5.11 Pengasutan Resistor Stator ............................................. 5-12 5.12 Pengasutan Saklar Bintang-Segitiga. ............................... 5-14 5.13 Pengasutan Soft Starting .................................................. 5-15 5.14 Pengasutan Motor Slipring................................................ 5-16 5.15 Motor Dua Kecepatan (Dahlander) .................................. 5-19 5.16 Prinsip kerja Motor AC Satu Phasa ................................. 5-20 5.17 Motor Kapasitor ............................................................... 5-22 5.18 Motor Shaded Pole ........................................................... 5-23 5.19 Motor Universal................................................................ 5-24 5.20 Motor Tiga Phasa Suply Tegangan Satu Phasa ............... 5-25 5.21 Rangkuman ...................................................................... 5-25 5-22 Soal-soal........................................................................... 5-27

Motor Listrik Arus Bolak Balik5.1. Mengukur Kecepatan PutaranKecepatan putaran motor sama dengan jumlah putaran motor dalam periodetertentu, misalnya putaran per menit (Rpm) atau kecepatan per detik (Rps). Alatukur yang digunakan adalah indikator kecepatan sering disebut tachometergambar-5.1. Tachometer di tempelkan langsung pada poros sebuah motor dandibaca putarnnya pada skala yang ada. Tachometer yang modernmenggunakan prinsip sinar laser, bekerjanya lebih sederhana berkas sinarlaser ditembakkan pada poros dan display digital akan menunjukkan putaranporos motor.Gambar 5.1 : Pengukuran poros dengan TachogeneratorrKecepatan motor diukur dengan alat tachometer, pengukuran dilakukanpada poros rotor, ada tachometer analog dan tachometer digital.5.2. Mengukur Torsi Gambar 5.2 : Torsi MotorTorsi sering disebut momen (M)merupakan perkalian gaya F (Newton)dengan panjang lengan L (meter) gambar-5.2. M = F. L (Nm)Gaya F yang dihasilkan dari motor listrikdihasilkan dari interaksi antara medanmagnet putar pada stator dengan medaninduksi dari rotor. F = B. I. L5-2

Motor Listrik Arus Bolak BalikJumlah belitan dalam rotor Z dan jari-jari polly rotor besarnya r (meter), makatorsi yang dihasilkan motorM = B.I.L.Z.r (Nm)5.3. Hubungan Kecepatan, Torsi dan Daya MotorPengukuran hubungan kecepatan, torsi dandaya motor dilakukan di laboratorium MesinListrik gambar-5.3. Torsi yang dihasilkanoleh motor disalurkan lewat poros untukmenjalankan peralatan industri. Hubunganantara torsi dan daya motor dapat diturunkandengan persamaan : P = M sedangkan M= F. L (Nm) Gambar 5.3 : Pengujian Motor t Listrik di Laboratorium F.L L P = kecepatan v = ttDalam satu putaran poros jarak ditempuh L = 2.r.ʌ, sehingga kecepatan v = n. 2. r.ʌDengan memasukkan gaya F yang terjadi pada poros, diperoleh persamaan P = n. 2. r.ʌ.FAkhirnya diperoleh hubungan daya motor P dengan torsi poros M denganpersamaan : P = 2.ʌ.n.M (Nm/menit)Daya P dalam satuan Nm/menit dipakai jika torsi M yang diukur menggunakansatuan Nm. Dalam satuan daya listrik dinyatakan dalam Watt atau kWatt makapersamaan harus dibagi dengan 60 detik dan bilangan 1000.P = 2.3 .n.M (kW) dimana 1.000 Nm/detik = 1 kW 60.1000Persamaan akhir daya P dan torsi M secara praktis didapatkan : P = n..M (kW) 9549 5-3

Motor Listrik Arus Bolak Balik5.4. Prinsip Kerja Motor InduksiMotor induksi adalah alat listrik yangmengubah energi listrik menjadi energimekanik. Listrik yang diubah adalah listrik 3phasa. Motor induksi sering juga disebut motortidak serempak atau motor asinkron. Prinsipkerja motor induksi lihat gambar-5.4.Ketika tegangan phasa U masuk ke belitan Gambar 5.4 : Prinsipstator menjadikan kutub S (south=selatan), kerja motor induksigaris2 gaya mahnet mengalir melalui stator,sedangkan dua kutub lainnya adalah N(north=utara) untuk phasa V dan phasa W.Kompas akan saling tarik menarik dengankutub S.Berikutnya kutub S pindah ke phasa V, kompas berputar 1200, dilanjutkankutub S pindah ke phasa W, sehingga pada belitan stator timbul medan magnetputar. Buktinya kompas akan memutar lagi menjadi 2400. Kejadian berlangsungsilih berganti membentuk medan magnet putar sehingga kompas berputardalam satu putaran penuh, proses ini berlangsung terus menerus. Dalam motorinduksi kompas digantikan oleh rotor sangkar yang akan berputar padaporosnya. Karena ada perbedaan putaran antara medan putar stator denganputaran rotor, maka disebut motor induksi tidak serempak atau motor asinkron.Susunan belitan stator motor induksidengan dua kutub, memiliki tiga belitanyang masing-masing berbeda sudut1200 gambar-5.5. Ujung belitan phasapertama adalah U1-U2, belitan phasakedua adalah V1-V2 dan belitan phasaketiga yaitu W1-W2.Prinsip kerja motor induksi dijelaskandengan gelombang sinusoidalgambar5.6, terbentuk-nya medan putarpada stator motor induksi. Tampakstator dengan dua kutub, dapatditerangkan dengan empat kondisi. Gambar 5.5 : Belitan stator motor induksi 2 kutub5-4

Motor Listrik Arus Bolak Balik Gambar 5.6 : Bentuk gelombang sinusoida dan timbulnya medan putar pada stator motor induksi 1. Saat sudut 00. Arus I1 bernilai positip dan arus I2 dan arus I3 bernilai negatip dalam hal ini belitan V2, U1 dan W2 bertanda silang (arus meninggalkan pembaca), dan belitan V1, U2 dan W1 bertanda titik (arus listrik menuju pembaca). terbentuk fluk magnet pada garis horizontal sudut 00. kutub S (south=selatan) dan kutub N (north=utara). 2. Saat sudut 1200. Arus I2 bernilai positip sedangkan arus I1 dan arus I3 bernilai negatip, dalam hal ini belitan W2, V1 dan U2 bertanda silang (arus meninggalkan pembaca), dan kawat W1, V2 dan U1 bertanda titik (arus menuju pembaca). Garis fluk magnit kutub S dan N bergeser 1200 dari posisi awal. 3. Saat sudut 2400. Arus I3 bernilai positip dan I1 dan I2 bernilai negatip, belitan U2, W1 dan V2 bertanda silang (arus meninggalkan pembaca), dan kawat U1, W2 dan V1 bertanda titik (arus menuju pembaca). Garis fluk magnit kutub S dan N bergeser 1200 dari posisi kedua. 4. Saat sudut 3600. posisi ini sama dengan saat sudut 00. dimana kutub S dan N kembali keposisi awal sekali.Dari keempat kondisi diatas saat sudut 00; 1200; 2400;3600, dapat dijelaskanterbentuknya medan putar pada stator, medan magnet putar stator akanmemotong belitan rotor. Kecepatan medan putar stator ini sering disebutkecepatan sinkron, tidak dapat diamati dengan alat ukur tetapi dapat dihitungsecara teoritis besarnya ns f u120 putaran per menit. p 5-5

Motor Listrik Arus Bolak BalikRotor ditempatkan didalam rongga stator, Gambar 5.7 : Bentuk rotorsehingga garis medan magnet putar stator sangkarakan memotong belitan rotor. Rotor motorinduksi adalah beberapa batang penghantaryang ujung-ujungnya dihubung singkatkanmenyerupai sangkar tupai, maka seringdisebut rotor sangkar tupai gambar-5.7,Kejadian ini mengakibatkan pada rotor timbulinduksi elektromagnetis. Medan mahnet putardari stator saling berinteraksi dengan medanmahnet rotor, terjadilah torsi putar yangberakibat rotor berputar.Kecepatan medan magnet putar pada stator: ns f u120 Rpm p slip ns  nr u100% ns ns kecepatan sinkron medan stator (rpm) f frekuensi (Hz) nr kecepatan poros rotor (rpm) slip selisih kecepatan stator dan rotorContoh : Motor induksi pada nameplate tertera frekuensi 50 Hz, putaran rotor1440 Rpm memiliki jumlah kutub 4 buah. Hitung besarnya putaran medanmagnet putar pada stator dan slip motor induksi tersebut,Jawaban :ns = f u120 50Hzu120 = = 1.500 Rpm 2 p s = ns  n ˜100% ns = 1500Rpm 1440Rpm ˜100% = 4% 1500Rpm5-6

Motor Listrik Arus Bolak Balik5.5. Konstruksi Motor InduksiKonstruksi motor induksi secara detailterdiri atas dua bagian, yaitu: bagianstator dan bagian rotor gambar-5.8.Stator adalah bagian motor yang diamterdiri : badan motor, inti stator, belitanstator, bearing dan terminal box. Gambar 5.8 : Fisik motor induksiBagian rotor adalah bagian motoryang berputar, terdiri atas rotorsangkar, poros rotor. Konstruksimotor induksi tidak ada bagian rotoryang bersentuhan dengan bagianstator, karena dalam motor induksitidak komutator dan sikat arang.Konstruksi motor induksi lebihsederhana dibandingkan dengan motor DC, dikarenakan tidak ada komutatordan tidak ada sikat arang gambar-5.9. Sehingga pemeliharaan motor induksihanya bagian mekanik saja, dan konstruksinya yang sederhana motor induksisangat handal dan jarang sekali rusak secara elektrik. Bagian motor induksiyang perlu dipelihara rutin adah pelumasan bearing, dan pemeriksaankekencangan baut-baut kabel pada terminal box karena kendor atau bahkanlepas akibat pengaruh getaran secara terus menerus.Rumus mengitung daya input motor induksi : P1 = 3 ˜U ˜ cosM (Watt)P1 : Daya input (Watt)U : Tegangan (Volt)I : Arus (Amper)Cos M : Faktor kerja5.6. Rugi-rugi dan Efisiensi Motor InduksiMotor induksi gambar-5.9 memiliki rugi-rugi yang terjadi karena dalam motorinduksi terdapat komponen tahanantembaga dari belitan stator dankomponen induktor belitan stator. Padamotor induksi terdapat rugi-rugi tembaga,rugi inti dan rugi karena gesekan danhambatan angin. Gambar 5.9 : Rugi-rugi daya motor induksi 5-7

Motor Listrik Arus Bolak BalikBesarnya rugi tembaga sebanding dengan I2.R, makin besar arus beban makarugi tembaga makin besar juga. Daya input motor sebesar P1, maka daya yangdiubah menjadi daya output sebesar P2.Persamaan menghitung rugi-rugi motor induksi : Rugi-rugi motor = P1 –P2Persamaan menghitung efisiensi motor induksi : K = P2 u100% P1 P1 Daya input (Watt) P2 Daya output (Watt)Menghitung momen torsi yang dihasilkanmotor induksi lihat gambar-10, M = F ˜r (Nm) P2 = M ˜ Z (Watt) Z = 2˜S˜n Gambar 5.10 : Torsi motor pada rotor dan torsi pada poros M Torsi (Nm) Gambar 5.11 : Nameplate F Gaya (Newton) motor Induksi P2 Daya output (Watt) Z Kecepatan sudut putar n Kecepatan motor (Putaran/detik)Contoh : Nameplate motor induksi gambar-5.11 dengan daya output 5,5 KW, tegangan400 V dan arus 10,7 A, cosij 0,88. Putaranmotor 1425 Rpm. Dapat dihitung daya input,efisiensi motor dan momen torsi motor tsb.Jawaban :Daya output motor P2 = 5,5 kWa) P1 = 3 ˜U ˜ cosM = 3 ˜ 400 V˜10,7 A˜ 0,88 =6,52kWb) K = P2 u100% = 5,5 KW/6,52KW = 0,84 = 84% P1c) M= P2 P2 = 55.000 W = 36 Nm Y = 2 ˜ ʌ˜ n 2 ˜ ʌ˜ 1450 ˜ 1 60 s5-8

Motor Listrik Arus Bolak Balik5.7. Putaran Motor InduksiMotor induksi memiliki dua arah putaran motor,yaitu putaran searah jarum jam (kanan)gambar-5.12, dan putaran berlawanan jarumjam (kekiri) dilihat dari poros motor. Putaranmotor induksi tergantung jumlah kutubnya,motor induksi berkutub dua memiliki putaranporos sekitar 2.950 Rpm, yang berkutub empatmemiliki putaran poros mendekati 1450 Rpm.Putaran arah jarum jam (kanan) didapat dengancara menghubungkan L1- terminal U, L2-terminal V dan L3 – terminal W. Putaran arahberlawanan jarum jam (kiri) didapat dengan Gambar 5.12 : Putaranmenukarkan salah satu dari kedua kabel phasa, motor dilihat dari sisi porosmisalkan L1-terminal U, L2-terminal W dan L3-terminal V. Dengan memasang dua buah kontaktor, sebuah motor induksidapat dikontrol untuk putaran kanan, dan putaran kekiri. Aplikasi praktis untukmembuka dan menutup pintu garasi dengan motor induksi dapatmemanfaatkan kaidah putaran kanan dan kiri ini, dengan melengkapi dengansensor cahaya atau saklar manual motor dapat dihidupkan untuk membuka danmenutup pintu garasi.5.8. Karakteristik Torsi Motor InduksiKarakteristik torsi motor induksi gambar-5.13,disebut torsi fungsi dari slip (T=f(slip). Garisvertikal merupakan parameter torsi (0–100%)dan garis horizontal parameter slip (1,0–0,0).Dikenal ada empat jenis torsi, yaitu : 1. MA, momen torsi awal, 2. MS, momen torsi pull-up, 3. MK, momen torsi maksimum 4. MB, momen torsi kerja.Torsi awal terjadi saat motor pertama Gambar 5.13 : Karakteristikdijalankan (slip 1,0), torsi pull-up terjadi saat Torsi motor induksislip 0,7, torsi maksimum terjadi slip 0,2 dantorsi kerja berada ketika slip 0,05. Torsi beban harus lebih kecil dari torsi motor.Bila torsi beban lebih besar dari torsi motor, akibatnya motor dalam kondisikelebihan beban dan berakibat belitan stator terbakar. Untuk mengatasi kondisibeban lebih dalam rangkaian kontrol dilengkapi dengan pengaman beban lebihdisebut thermal overload, yang dipasang dengan kontaktor. 5-9

Motor Listrik Arus Bolak BalikKarakteristik torsi juga bisa disajikan dalam Gambar 5.14 : Karakteristikbentuk lain, kita kenal karakteristik putaran = putaran fungsi torsi bebanfungsi torsi, n =f (torsi) lihat gambar-5.14.Garis vertikal menunjukkan parameterputaran, garis horizontal menunjukkanparameter torsi. Ketika motor berputar padagaris n’ didapatkan torsi di titik M’. Ketikaputaran berada di nn didapatkan torsi motordi Mn. Daerah kerja putaran motor induksiberada pada area n’ dan nn sehingga torsikerja motor induksi juga berada pada areaM’ dan Mn. Berdasarkan grafik n = fungsi(torsi) dapat juga disimpulkan ketika putaranrotor turun dari n’ ke nn pada torsi justruterjadi peningkatan dari M’ ke Mn. Gambar 5.15 : Karakteristik parameter efisiensi,putaran, faktor kerja dan arus bebanKarakteristik motor induksi lainnya lihat gambar-5.15 mencakup parameterefisiensi, faktor kerja, ratio arus dan ratio putaran. Dengan membacakarakteristik motor induksi dapat diketahui setiap parameter yang dibutuh kan.Saat torsi mencapai 100% dapat dibaca ratio arus I/Io = 1; faktor kerja cos ij :0,8, efiseiensi motor 0,85 dan ratio putaran n/ns : 0,92.5.9. Pengasutan Motor InduksiSaat motor induksi di starting secara langsung, arus awal motor besarnyaantara 500% sd 700% dari arus nominal. Ini akan menyebabkan droptegangan yang besar pada pasokan tegangan PLN. Untuk motor daya kecilsampai 5 KW, arus starting tidak berpengaruh besar terhadap drop tegangan.Pada motor dengan daya diatas 30 KW sampai dengan 100 KW akanmenyebabkan drop tegangan yang besar dan menurunkan kualitas listrik danpengaruhnya pada penerangan yang berkedip.5-10

Motor Listrik Arus Bolak BalikPengasutan motor induksi adalah cara menjalankan pertama kali motor,tujuannya agar arus starting kecil dan drop tegangan masih dalam batastoleransi. Ada beberapa cara teknik pengasutan, diantaranya : 1. Hubungan langsung (Direct On Line = DOL) 2. Tahanan depan Stator (Primary Resistor) 3. Transformator 4. Segitiga-Bintang (Start-Delta) 5. Pengasutan Soft starting 6. Tahanan Rotor lilit5.10. Pengasutan Hubungan Langsung (DOL)Pengasutan hubungan langsung atau dikenal Gambar 5.16 : Pengawatandengan istilah Direct On Line (DOL) gambar- Motor Induksi Pengasutan5.16. Jala-jala tegangan rendah 380 V melaluipemutus rangkaian atau kontaktor Q1 Langsung (DOL)langsung terhubung dengan motor induksi.Sekering berfungsi sebagai pengamanhubungsingkat, jika terjadi beban lebihdiamankan oleh relay pengaman beban lebih(overload relay).Saat pemutus rangkaian/ kontaktor di ON kanmotor induksi akan menarik arus startingantara 5 sampai 6 kali arus nominal motor.Untuk motor induksi dengan daya kecil 5 KW,hubungan langsung bisa dipakai. Arus startingyang besar akan menyebabkan drop tegangandisisi suply. Rangkaian jenis ini banyakdipakai untuk motor2 penggerak mekanikseperti mesin bubut, mesin bor, mesin freis. Torsi = I22 /sMotor di starting pada tegangan nominal, akanmengalir arus mendekati arus hubung singkat= 7 In. jika slip = 4% = 0,04Tst T  Ist I 2.s = 72 u 0,04 1,96Besarnya torsi starting = 1,96 kali torsi Gambar 5.17 : Karakteristiknominalnya. Kesimpulannya, saat arus starting Torsi, Pengasutan DOL5 s/d 6 kali arus nominal hanya menghasilkan1,96 x Torsi nominalnya. gambar-5.17. 5-11

Motor Listrik Arus Bolak BalikKarakteristik pengasutan langsung hanyasesuai untuk motor induksi berdaya kecil,karena untuk motor daya besar akanmenyebabkan pengaruh drop teganganyang besar. Ketika starting dimulai motorinduksi akan menarik arus yang besarnyasampai 6 kali arus nominalnya, Secaraberangsur-angsur ketika kecepatan motormendekati nominalnya maka arus motorakan berada pada kondisi nominalnyagambar-5.18 Gambar 5.18 : Karakteristik Arus fungsi putaran, Pengasutan DOL Pengasutan hubungan langsung (DOL) akan menarik arus 5 s/d 6 kali arus nominal, menghasilkan torsi starting 1,96 kali torsi nominal5.11. Pengasutan Resistor StatorPengasutan dengan memasang resistor padarangkaian stator gambar-5.19. Pertama kali kondisistarting kontaktor Q1 ON, maka tegangan jala-jala PLNke rangkaian stator dengan melewati resistor R1.Fungsi resistor untuk menurunkan tegangan ke stator.Jika tegangan ke stator berkurang 50%, maka arusstarting ditekan menjadi 50% yang akan menyebabkantorsi menjadi 25% dari torsi nominalnya gambar-5.20. Gambar 5.19 : Pengawatan Pengasutan Resistor Stator Setelah proses starting selesai, kontaktor Q2 di ON kan sehingga stator mendapat tegangan nominal dan motor akan menarik arus nominal dan hasilnya adalah torsi nominal. Belitan stator motor induksi dalam hubungan bintang, dimana terminal W2, U2 dan V2 dihubung-singkatkan. Gambar 5.20 : Karakteristik Torsi Pengasutan Resistor Stator5-12

Motor Listrik Arus Bolak BalikJika x adalah faktor pengurangan tegangan, maka : Istarting = x. Ihs dan Tstarting = x2. Ths Torsi = I22 /sMotor di starting pada tegangan nominal, akan mengalir arus mendekati arushubung singkat = 7 In. jika slip = 4% = 0,04; x = 0,5Pengasutan resistor dapat digantikan dengan autotransformator tiga phasa,yang dihubungkan seri dengan belitan stator gambar-5.21 Tegangan ke statordapat diatur sesuai kebutuhan, misalkan k = 80%, 70% atau 50%. Gambar 5.21 : Pengawatan Pengasutan Tegangan dengan Autotransformator Tstarting = k2. Ths Misalkan k = 50%. Ths = 1,96 Tstarting = (0,5)2. 1,96 = 0,5 Pengasutan resistor stator dengan memasang resistor secara seri dengan belitan stator. Resistor gunanya untuk menurunkan tegangan ke stator. Jika tegangan diturunkan 50%, arus starting turun 50% dan torsi starting turun 25%. 5-13

Motor Listrik Arus Bolak Balik5.12. Pengasutan Saklar Bintang-Segitiga.Motor induksi dengan pengasutan segitiga-bintang dengan saklar manual gambar-5.22.Rangkaian bintang segitiga juga dapatdilaksankan dengan menggunakan kontaktorsecara elektromagnetik. Motor induksidirangkai dengan saklar manual bintang-segitiga.Saat saklar posisi tuas 0, semua rangkaian Gambar 5.22 : Pengawatanterbuka, sehingga motor dalam kondisi tidak Pengasutan Bintang-Segitigabertegangan. Saat saklar posisi bintang(tanda Y), L1-U1; L2-V1 dan L3-W1,sementara W2-U2-V2 dihubung singkatkan.Tegangan ke stator : Vline Vstator = Vphasa = 3 Iline Istator = Iphasa = 3 Tstarting = ( 1 )2 x Ths 3 Jika diketahui Ths = 1,96 T nominal Tstarting = 1/3 x 1,96 = 0,65Ketika saklar posisi segitiga (tanda ǻ), motor induksi bekerja pada tegangannormal, arus nominal dan torsi nominal. Belitan stator mendapatkan tegangansebesar tegangan phasa ke phasa. Harus diperhatikan nameplate motor untukhubungan segitiga bintang harus disesuaikan dengan tegangan kerja yangdigunakan, jika salah menggunakan belitan akan terbakar.Karakteristik arus fungsi putaran I =f(n)pengasutan bintang-segitiga gambar-5.23ketika motor terhubung bintang, arus startingdua kali arus nominalnya sampai 75% dariputaran nominal. Ketika motor terhubungsegitiga arus motor meningkat empat kaliarus nominalnya. Secara berangsur-angsurarus motor menuju nominal saat putaranmotor nominal. Gambar 5.23 : Karakteristik Arus Pengasutan Bintang-Segitiga5-14

Motor Listrik Arus Bolak BalikKarakteristik torsi fungsi putaran T =f(n)pengasutan bintang-segitiga gambar-5.24memperlihatkan ketika motor terhubung bintang,torsi starting sebesar setengah dari torsinominalnya sampai 75% dari putaran nominal.Ketika motor terhubung segitiga torsi motormeningkat menjadi dua kali lipat torsinominalnya. Secara berangsur-angsur torsimotor mendekati nominal saat putaran motornominal. Gambar 5.24 : Karakteristik Torsi Pengasutan Bintang-Segitiga Pengasutan segitiga bintang menggunakan saklar segitiga-bintang. Saat hubungan segitiga arus ke stator 1/¥3 dari arus start DOL. Torsi starting 1/3 dari T starting DOL = 0,65.5.13. Pengasutan Soft StartingPengasutan Soft starting menggunakan Gambar 5.25 : Pengawatankomponen solid-state, yaitu enam buah Pengasutan Soft StartingThyristor yang terhubung antiparalel gambar-5.25. Saat saklar Q1 di ON kan teganganakan dipotong gelombang sinusoidanya olehenam buah Thyristor yang dikendalikan olehrangkaian triger. Dengan mengatur sudutpenyalaan triger Thyristor, sama mengaturtegangan ke belitan stator motor. Dengan ksebagai ratio tegangan asut dengan tegangannominal besarnya torsi motor starting. Tstarting = k2. ThsKarakteristik arus fungsi putaran padapengasutan soft starting, memperlihatkan grafikarus starting besarnya tiga kali arus nominalnyasampai motor mencapai putaran mendekati85% gambar-5.26. Arus motor berangsurangsur menuju arus nominalnya ketika putaranmotor mendekati nominalnya. Pengasutansolid state makin diminati karena harganyaekonomis dan handal. Gambar 5.26 : Karakteristik Arus Pengasutan Soft Starting 5-15

Motor Listrik Arus Bolak BalikKarakteristik torsi fungsi putaran T =f(n)pengasutan soft starting, memperlihatkan torsistarting sebesar setengah dari torsi nominalnya,berangsur-angsur torsi meningkat mendekati140% torsi saat putaran mendekati 90%nominalnya gambar-5.27. Secara berangsur-angsur torsi motor mendekati nominal saatputaran motor nominal. Gambar 5.27 : Karakteristik Torsi Pengasutan Soft Starting Pengasutan Soft starting menggunakan komponen solid state Thyristor terpasang antiparalel pada rangkaian belitan stator. Dengan mengatur sudut penyalaaan triger Į, tegangan dan arus starting terkendali.5.14. Pengasutan Motor SlipringMotor slipring gambar-5.28 atau sering Gambar 5.28 : Bentuk fisikdisebut motor rotor lilit termasuk motor Motor Induksi Rotor Slipringinduksi 3 phasa dengan rotor belitan dandilengkapi dengan slipring yangdihubungkan dengan sikat arang keterminal. Motor slipring dirancang untukdaya besar.Motor slipring pada terminal box memilikisembilan terminal, enam terminalterhubung dengan tiga belitan statormasing-masing ujungnya (U1-U2, V1-V2dan W1-W2), tiga terminal (K-L-M)terhubung ke belitan rotor melalui slipring.Ada tiga cincing yang disebut slipringyang terhubung dengan sikat arang. Sikatarang ini secara berkala harus digantikarena akan memendek karena aus.Pengasutan rotor lilit gambar-5.29 belitan rotor yang ujungnya terminal K-L-Mdihubungkan dengan resistor luar yang besarnya bisa diatur. Dengan mengaturresistor luar berarti mengatur besarnya resistor total yang merupakan jumlahresistansi rotor dan resistansi luar (Rrotor+ Rluar), sehingga arus rotor I2 dapatdiatur.5-16

Motor Listrik Arus Bolak Balik Gambar 5.29 : Belitan Stator dan Rotor Motor Slipring berikut Resistor pada Rangkaian RotorKetika resistor berharga maksimum, arus rotor yang mengalir minimum,sekaligus memperbaiki faktor kerja motor. Kelebihan pengasutan rotor lilit yaitudiperoleh torsi starting yang tinggi, dengan arus starting yang tetap terkendali.Data teknis motor rotor lilit dalam name plate gambar-5.30 menjelaskaninformasi :Tegangan stator 400 V Gambar 5.30 : NameplateArus stator 178 A Motor Induksi Jenis SlipringDaya input 100 KWFaktor kerja 0,89Putaran 1460 RpmFerkuensi 50 HzTegangan rotor 245 VArus rotor 248 AIndek proteksi 44Klas isolasi FResistansi rotor luar dibuat bertahap Gambar 5.31 : Karakteristikgambar-5.31 dengan tujuh tahapan. Saat torsi Motor Slipringtahap-1 nilai resistor maksimum kurva torsiterhadap slip, berikutnya tahap 2, 3, 4, 5, 6 5-17dan tahap 7. Antara tahap-1 sampai tahap-7 selisih slip sebesar ǻs. Dengan demikianpengaturan resistor rotor juga berfungsimengatur putaran rotor dari putaran rendahsaat tahap-1 menuju putaran nominal padatahap-7.Pengaturan resistor rotor dapatmenggunakan kontaktor elektromagnetgambar-5.32 dengan menggunakan 3tahap. Kontaktor Q1 menghubungkan statordengan sumber daya listrik.

Motor Listrik Arus Bolak Balik Gambar 5.32 : Pengawatan Motor Slipring dengan tiga tahapan Resistor1. Ketika Q2, Q3, Q4 OFF resistansi rotor maksimum (RA= R1+R2+R3).2. Saat Q2 ON resistansi luar RA=R2+R3.3. Ketika Q3 ON resistansi RA=R3 saja.4. Ketika Q4 ON rotor kondisi terhubung singkat RA=0, motor bekerja nominal.Grafik momen motor rotor lilit gambar- Gambar 5.33 : Karakteristik5.33 dengan empat tahapan. Tahap Torsi dengan tiga tahapanpertama yang saat Q1 kondisi ON danQ2+Q3+Q4 posisi OFF. maka rangkaian R ittahanan rotor besarnya maksimum,besarnya arus starting 1,5 In sampaibeberapa saat ke tahap kedua. Tahapkedua Q2 kondisi ON dan Q3+Q4 posisiOFF, arus starting 1,5 In menuju Insampai tahap ketiga. Tahap ketiga Q3kondisi ON dan Q4 posisi OFF, arusstarting kembali ke posisi 1,5 In danterakhir posisi tahap keempat saat Q4ON semua resistor dihubungsingkatkan,dan motor slipring bekerja kondisinominal.Pengasutan Slipring termasuk pengasutan dengan menambahkan tahananpada rangkaian rotornya, hanya bisa dilakukan pada motor 3 phasa jenisrotor lilit. Dengan mengatur besaran tahanan rotor, arus dan torsi startingdapat diatur besarnya.5-18

Motor Listrik Arus Bolak Balik5.15. Motor Dua Kecepatan (Dahlander)Motor dua kecepatan (Dahlander) dirancang khusus memiliki dua kelompokbelitan yang berbeda. Belitan pertama memiliki delapan pasang kutub ( p=8,kecepatan 370 Rpm) dengan ujung terminal 1U, 1V dan 1W yang dihubungkandengan sumber listrik tiga phasa L1,L2 dan L3. Belitan kedua memiliki enampasang kutub (p=6, kecepatan 425 Rpm) dengan ujung belitan 2U, 2V dan 2Wgambar-5.34. Gambar 5.34 : Rangkaian Belitan Motor dua kecepatan (Dahlander)Penjelasan cara kerja motor dua kecepatan terletak pada cara pemasanganbelitan statornya. Perhatikan belitan stator yang memiliki empat kutub atau 2pasang kutub utara–selatan (p=2, kecepatan 1450 Rpm), belitan statordihubungkan secara seri. Aliran arus listrik dari L1 menuju terminal 1Umemberikan arus pada koil pertama, secara seri masuk ke koil keduamenghasilkan dua pasang kutub, terminal 1V terhubung dengan L2 gambar-5.35a.Sedangkan pada pada stator dengan dua kutub atau satu pasang kutub (p=1,kecepatan 2950 Rpm), belitan stator disambungkan secara paralel. Aliran aruslistrik dari L2 menuju terminal 2V memberikan arus pada koil pertama, dan koilkedua secara paralel menghasilkan satu pasang kutub saja dan terminal 1Udan 1V terhubung dengan L1 gambar-5.35b.Gambar 5.35 : Hubungan Belitan Motor Dahlander 5-19

Motor Listrik Arus Bolak BalikPenjelasan saat (p=2, kecepatan 1450 Rpm) bagian belitan motor terhubungsegitiga dimana sumber daya L1 keterminal 1U, L2 menuju terminal 1V dan L3terhubung ke terminal 1W. Sementara ujung terminal 2U, 2V dan 2W tidakdibiarkan terbuka gambar-5.36. Perhatikan tiap phasa terdapat dua belitanyang terhubung secara seri yang akan menghasilkan dua pasang kutub. Gambar 5.36 : Hubungan belitan Segitiga Dahlander berkutub empat (p=2)Pada saat (p=1, kecepatan 2950 Rpm) bagian belitan motor terhubung secaraparalel bintang dimana sumber daya L1 keterminal 2U, L2 menuju terminal 2Vdan L3 terhubung ke terminal 2W. Sementara ujung terminal 1U, 1V dan 1Wdihubung singkatkan gambar-5.37. Perhatikan tiap phasa terdapat dua belitanyang terhubung bintang paralel yang akan menghasilkan satu pasang kutubsaja.Gambar 5.37 : Hubungan belitan Bintang Ganda, berkutub dua (p=1)5.16. Prinsip kerja Motor AC Satu PhasaMotor AC satu phasa berbeda cara kerjanya Gambar 5.38 : Prinsip Medandengan motor AC tiga phasa. Pada motor AC Magnet Utama dan Medantiga phasa, belitan stator terdapat tiga belitanyang menghasilkan medan putar dan pada magnet Bantu Motor Satu Phasarotor sangkar terjadi induksi dan interaksitorsi yang menghasilkan putaran. Padamotor satu phasa memiliki dua belitan stator,yaitu belitan phasa utama (belitan U1-U2)dan belitan phasa bantu (belitan Z1-Z2)gambar-5.38.5-20

Belitan utama menggunakan penampang Motor Listrik Arus Bolak Balikkawat tembaga lebih besar sehingga memilikiimpedansi lebih kecil. Sedangkan belitan Gambar 5.39 : Gelombang arusbantu dibuat dari tembaga berpenampang medan bantu dan arus medankecil dan jumlah belitannya lebih banyak,sehingga impedansinya lebih besar utamadibanding impedansi belitan utama. Gambar 5.40 : Medan magnetGrafik arus belitan bantu Ibantu dan arus pada Stator Motor satu Phasabelitan utama Iutama berbeda phasa sebesar ijgambar-5.39, hal ini disebabkan karenaperbedaan besarnya impedansi keduabelitan tersebut. Perbedaan arus beda phasaini menyebabkan arus total, merupakanpenjumlahan vektor arus utama dan arusbantu. Medan magnet utama yang dihasilkanbelitan utama juga berbeda phasa sebesar ijdengan medan magnet bantu.Belitan bantu Z1-Z2 pertama dialiri arus Ibantumenghasilkan fluk magnet Ɏ tegak lurus,beberapa saat kemudian belitan utama U1-U2 dialiri arus utama Iutama. yang bernilaipositip. Hasilnya adalah medan magnet yangbergeser sebesar 450 dengan arahberlawanan jarum jam gambar-5.40.Kejadian ini berlangsung terus sampai satusiklus sinusoida, sehingga menghasilkanmedan magnet yang berputar pada belitanstatornya.Rotor motor satu phasa sama denganrotor motor tiga phasa berbentuk batang-batang kawat yang ujung-ujungnyadihubung singkatkan dan menyerupaibentuk sangkar tupai, maka sering disebutrotor sangkar gambar-5.41 Belitan rotoryang dipotong oleh medan putar stator,menghasilkan tegangan induksi, interaksiantara medan putar stator dan medanmagnet rotor menghasilkan torsi putarpada rotor. Gambar 5.41 : Rotor sangkar 5-21

Motor Listrik Arus Bolak Balik5.17. Motor KapasitorMotor kapasitor satu phasa banyak Gambar 5.42 : Bentuk fisikdigunakan dalam peralatan rumah tangga Motor Kapasitorseperti motor pompa air, motor mesin cuci,motor lemari es, motor air conditioninggambar-5.42. Konstruksinya sederhanadengan daya kecil dan bekerja dengansuplay PLN 220 V menjadikan motorkapasitor banyak dipakai pada peralatanrumah tangga.Belitan stator terdiri atas belitan utamadengan notasi terminal U1-U2, dan belitanbantu dengan notasi terminal Z1-Z2gambar-5.40. Jala-jala L1 terhubungdengan terminal U1, dan kawat netral Nterhubung dengan terminal U2.Kondensator kerja berfungsi agarperbedaan sudut phasa belitan utamadengan belitan bantu mendekati 900.Untuk menghasilkan putaran ke kiri Gambar 5.43 : Pengawatan Motor(berlawanan jarum jam) kondensator Kapasitor Pembalikan Putarankerja CB disambungkan ke terminal U1dan Z2 dan terminal Z1 dikopel denganterminal U2 gambar-5.43a). Putaran kekanan (searah jarum jam) kondensatorkerja disambung kan ke terminal Z1 danU1 dan terminal Z2 dikopel denganterminal U1. gambar-5.43b).Motor kapasitor dengan daya diatas 1 KW di lengkapi dengan dua buahkondensator dan satu buah saklar sentrifugal. Belitan utama U1-U2dihubungkan dengan jala-jala L1 dan Netral N. Belitan bantu Z1-Z2disambungkan seri dengan kondensator kerja CB, dan sebuah kondensatorstarting CA diseri dengan kontak normally close dari saklar sentrifugal gambar-5.44.Awalnya belitan utama dan belitan bantu mendapat suply dari jala-jala L1 danNetral. Dua buah kondensator CB dan CA kedua membentuk loop tertutup, rotormulai berputar ketika putaran mendekati 70% putaran nominalnya saklarsentrifugal akan membuka dan kontak normally close memutuskankondensator bantu CA.5-22

Motor Listrik Arus Bolak Balik Gambar 5.44 : Pengawatan dengan Dua KapasitorFungsi dari dua kondensator disambungkan paralel CA+CB untuk meningkatkannilai torsi awal untuk mengangkat beban. Setelah putaran motor men- capai70% putaran, saklar sentrifugal terputus sehingga hanya kondensator kerja CBsaja yang tetap bekerja. Jika kedua konden- sator rusak maka torsi motor akanmenurun drastis gambar-5.45.Gambar 5.45 : Karakteristik Torsi Motor kapasitor5.18. Motor Shaded PoleMotor shaded pole atau motor phasa terbelahtermasuk motor satu phasa daya kecil, banyakdigunakan untuk peralatan rumah tanggasebagai motor penggerak kipas angin, blender.Konstruksinya sangat sederhana, pada keduaujung stator ada dua kawat yang terpasang dandihubung singkatkan fungsinya sebagaipembelah phasa gambar-5.46 Belitan statordibelitkan sekeliling inti membentuk sepertibelitan transfor mator. Rotornya berbetuk Gambar 5.46 : Bentuk fisik Motorsangkar tupai dan porosnya ditempatkan pada Shaded Polerumah stator ditopang dua buah bearing. 5-23

Motor Listrik Arus Bolak Balik Gambar 5.47 : Penampang Motor Shaded PoleIrisan penampang motor shaded polememperlihatkan dua bagian, yaitu bagian statordengan belitan stator dan dua kawat shaded pole.Bagian rotor sangkar ditempatkan di tengah-tengah stator. Torsi putar dihasilkan oleh adanyapembelahan phasa oleh kawat shaded polegambar-5.47.Konstruksi yang sederhana, daya yang kecil,handal, mudah dioperasikan, bebas perawatandan cukup di supply dengan AC 220 V jenismotor shaded pole banyak digunakan untukperalatan rumah tangga kecil.5.19. Motor UniversalMotor Universal termasuk motor satu phasadengan menggunakan belitan stator dan belitanrotor. Motor universal dipakai pada mesin jahit,motor bor tangan. Perawatan rutin dilakukandengan mengganti sikat arang yang memendekatau peas sikat arang yang lembek. Kontruksinyayang sederhana, handal, mudah dioperasikan,daya yang kecil, torsinya yang cukup besarmotor universal dipakai untuk peralatan rumahtangga. Gambar 5.48 : Komutator pada Motor UniversalBentuk stator dari motor universal terdiri daridua kutub stator. Belitan rotor memiliki duabelas alur belitan gambar-5.49, dilengkapikomutator dan sikat arang yangmenghubungkan secara seri antara belitanstator dengan belitan rotornya. Motor universalmemiliki kecepatan tinggi sekitar 3000 rpm.Aplikasi motor universal untuk mesin jahit, untukmengatur kecepatan dihubungkan dengantahanan geser dalam bentuk pedal yang ditekandan dilepaskan. Gambar 5.49 : Stator dan Rotor Motor Universal5-24

Motor Listrik Arus Bolak Balik5.20. Motor Tiga Phasa dengan Suply Tegangan Satu PhasaKondisi darurat memungkinkan motor tiga Gambar 5.50 : Motor tiga Phasaphasa, bisa dioperasikan dengan supply disuply tegangan satu Phasategangan satu phasa. Terminal motordihubungkan secara segitiga, yaitu terminalU1 dikopel W2, V1 dikopel U2, W1 dikopelV2, dan ditambahkan kondensa- tor8ȝF/400V sebagai penggeser phasagambar5.50-.Untuk mendapatkan putaram ke kanankondensator 8ȝF/400V disambungkanterminal U1 dan W1, sedangkan untukputaran kekiri kondensator disambungkanterminal V1 dan W1. Daya bebanmaksimum hanya 70% dari daya nominalname plate.5.21. Rangkuman x Kecepatan motor diukur dengan alat tachometer, pengukuran dilakukan pada poros rotor, ada tachometer analog dan tachometer digital. x Torsi sering disebut momen (M) merupakan perkalian gaya F (Newton) dengan panjang lengan L (meter). x Motor induksi disebut juga motor asinkron adalah alat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. x Motor terdiri atas belitan stator yang diam dan bagian rotor yang berputar pada porosnya. x Susunan belitan stator motor induksi dengan dua kutub, memiliki tiga belitan yang masing-masing berbeda sudut 1200. x Bagian rotor merupakan batang penghantar yang bagian ujung-ujungnya dihubungsingkatkan dan disebut rotor sangkar tupai . x Kecepatan medan putar stator ini sering disebut kecepatan sinkron, yang berlaku rumus : ns f u120 p x Konstruksi motor induksi tidak ada bagian rotor yang bersentuhan dengan bagian stator, karena dalam motor induksi tidak komutator dan sikat arang. 5-25

Motor Listrik Arus Bolak Balik x Bagian motor induksi yang perlu dipelihara rutin mencakup pelumasan bearing, dan pemeriksaan kekencangan baut-baut kabel pada terminal box karena kendor x Rumus mengitung daya input motor induksi : P = 3 ˜U ˜ cosM (Watt) x Pada motor induksi terdapat rugi-rugi tembaga, rugi inti dan rugi karena gesekan dan hambatan angin. x Efisiensi motor adalah perbandingan antara daya output pada poros rotor dengan daya input yang ditarik dari daya listrik. x Besarnya rugi tembaga pada motor induksi sebanding dengan I2.R, makin besar arus beban maka rugi tembaga makin besar juga. x Spesifikasi teknik motor induksi terdapat pada nameplate, yang mengandung informasi: pabrik pembuat, jenis motor, tegangan nominal, arus nominal, putaran poros, frekuensi, daya motor, klas isolasi, klas IP. x Membalik putaran motor, dilakukan dengan menukarkan posisi terminal yang terhubung dengan supply listrik 3 phasa. x Dikenal ada empat jenis torsi, yaitu : MA= momen torsi awal, MS=momen torsi pull-up, MK=momen torsi maksimum, MB=momen torsi kerja. x Ada beberapa cara teknik pengasutan, diantaranya : (a)Hubungan langsung (Direct On Line = DOL) (b)Tahanan depan Stator (Primary Resistor) (c) Transformator (d) Segitiga-Bintang (Start-Delta) (e) Pengasutan Soft starting (f)Tahanan Rotor lilit. x Pengasutan hubungan langsung (DOL) akan menarik arus 5 s/d 6 kali arus nominal, menghasilkan torsi starting 1,96 kali torsi nominal. x Pengasutan resistor stator dengan memasang resistor secara seri dengan belitan stator. Resistor gunanya untuk menurunkan tegangan ke stator. Jika tegangan diturunkan 50%, arus starting turun 50% dan torsi starting turun 25%. x Pengasutan segitiga bintang menggunakan saklar segitiga-bintang. Saat hubungan segitiga arus ke stator 1/¥3 dari arus start DOL. Torsi starting 1/3 dari T starting DOL = 0,65. x Pengasutan Soft starting menggunakan komponen Solid State Thyristor terpasang antiparalel pada rangkaian belitan stator. Dengan mengatur sudut penyalaan Į, tegangan dan arus starting dapat dikendalikan. x Pengasutan Slipring termasuk pengasutan dengan menambahkan tahanan pada rangkaian rotornya, hanya bisa dilakukan pada motor 3 phasa jenis5-26

Motor Listrik Arus Bolak Balik rotor lilit. Dengan mengatur besaran tahanan rotor, arus dan torsi starting dapat diatur besarnya. x Motor dua kecepatan (Dahlander) dirancang khusus memiliki dua belitan yang berbeda. Belitan pertama memiliki delapan pasang kutub ( p=8, kecepatan 370 Rpm). Belitan kedua memiliki enam pasang kutub (p=6, kecepatan 425 Rpm). x Pada motor satu phasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan phasa utama (belitan U1-U2) dan belitan phasa bantu (belitan Z1-Z2). x Rotor motor satu phasa sama dengan rotor motor induksi berbentuk batang-batang kawat yang ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupai bentuk sangkar tupai. x Motor kapasitor satu phasa, belitan utama stator (U1-U2) dan belitan phasa bantu dihubungkan seri dengan sebuah kapasitor (Z1-Z2). x Motor shaded pole atau motor phasa terbelah, belitan utama pada stator dan ada belitan pembelah phasa pada kedua ujung yang dekat rotor. x Motor Universal termasuk motor satu phasa dengan menggunakan belitan stator memiliki komutator dan sikat arang yang dihubungkan seri dengan belitan rotor. x Motor tiga phasa, bisa dioperasikan dengan supply tegangan satu phasa, dengan menambahkan kapasitor.5.22. Soal-soal 1. Motor induksi pada nameplate tertera frekuensi 50 Hz, putaran rotor 1450 Rpm memiliki jumlah kutub 2 buah. Hitung besarnya putaran medan magnet putar pada stator dan slip motor induksi tersebut, 2. Nameplate motor induksi tertera daya output 7,5 KW, tegangan 400 V dan arus 18 A, cosij 0,85. Putaran motor 1440 Rpm. Dapat dihitung daya input, efisiensi motor dan momen torsi motor tsb. 3. Nameplate motor induksi dengan daya output 5,5 KW, tegangan 400 V dan arus 10,7 A, cosij 0,88. Putaran motor 1425 Rpm. Bila motor tersebut dihubungkan dengan starting DOL, hitung besarnya arus starting dan torsi startingnya. 4. Gambarkan pengawatan starting dengan bintang-segitiga, dan jelaskan cara kerjanya saat pengasutan terjadi, terangkan berapa besarnya arus starting dan torsi starting yang dihasilkan. 5-27

Motor Listrik Arus Bolak Balik5. Motor induksi jenis rotor lilit dengan name plate sbb : Tegangan stator 380 V Arus stator 160 A Daya input 90 KW Faktor kerja 0,89 Putaran 1450 Rpm Frekuensi 50 Hz Tegangan rotor 245 V Arus rotor 200 A Hitunglah besarnya daya input, besarnya daya output dan efisiensi dari motor induksi.6. Motor lilit 50 KW/380V di rancang untuk pengasutan dengan tahanan belitan rotor dengan tiga tahapan. Gambarkan pengawatan rangkaian power nya dan jelaskan cara kerjanya dari tahapan pengasutan.7. Motor pompa dirancang untuk mengisi tangki reservoir dengan ukuran 1m x 2m x 2m dengan ketinggian dari permukaan tanah 10 meter, kedalaman sumur 15 meter, debit pompa 100 liter/menit. Tentukan daya pompa yang dibutuhkan untuk menggerakkan pompa tersebut.5-28

Bab 6 Mesin Listrik Arus SearahDaftar Isi6.1 Mesin Arus Searah ........................................................... 6-26.2 Prinsip kerja Generator DC............................................... 6-46.3 Generator penguat terpisah .............................................. 6-76.4 Generator belitan Shunt.................................................... 6-86.5 Generator belitan Kompound............................................ 6-86.6 Konstruksi Generator DC.................................................. 6-96.7 Reaksi Jangkar ................................................................. 6-106.8 Arah Putaran Mesin DC .................................................... 6-126.9 Prinsip kerja Motor DC...................................................... 6-136.10 Starting Motor DC ............................................................. 6-156.11 Pengaturan Kecepatan Motor DC..................................... 6-166.12 Reaksi Jangkar pada Motor DC........................................ 6-186.13 Motor belitan Seri.............................................................. 6-196.14 Motor DC penguat terpisah............................................... 6-206.15 Motor DC belitan Shunt..................................................... 6-216.16 Motor DC belitan Kompound............................................. 6-216.17 Belitan Jangkar ................................................................. 6-226.18 Rugi-rugi Daya dan Efisiensi Motor DC ........................... 6-296.19 Rangkuman ...................................................................... 6-306.20 Soal-soal........................................................................... 6-33

Mesin Listrik Arus Searah6.1. Mesin Arus SearahMesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC. Untukmembedakan sebagai generator atau motor dari mesin difungsikan sebagaiapa. Generator DC alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrikDC. Motor DC alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanikputaran. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator, atausebaliknya generator DC bisa difungsikan sebagai motor DC. Gambar 6.1 : Stator Mesin DC dan Medan Magnet Utama dan Medan Magnet BantuSecara fisik mesin DC tampak jelas ketika rumah motor atau disebut statordibongkar terdapat kutub-kutub magnet bentuknya menonjol gambar-6.1.Mesin DC yang sudah dipotong akan tampak beberapa Kompounden yangmudah dikenali. Bagian yang berputar dan berbentuk belitan kawat danditopang poros disebut sebagai rotor atau jangkar gambar-6.2. Gambar 6.2 : Fisik Mesin DC6-2

Mesin Listrik Arus SearahBagian rotor mesin DC salah satu ujungnya terdapat komutator yangmerupakan kumpulan segmen tembaga yang tiap-tiap ujungnya disambungkandengan ujung belitan rotor gambar-6.3. Komutator merupakan bagian yangsering dirawat dan dibersihkan karena bagian ini bersinggungan dengan sikatarang untuk memasukkan arus dari jala-jala ke rotor. Gambar 6.3 : Penampang KomutatorSikat arang (carbon brush) dipegang oleh pemegang sikat (brush holder)gambar-6.4 agar kedudukan sikat arang stabil. Pegas akan menekan sikatarang sehingga hubungan sikat arang dengan komutator tidak goyah. Sikatarang akan memendek karena usia pemakaian, dan secara periodik harusdiganti dengan sikat arang baru. Gambar 6.4 : Pemegang Sikat ArangSalah satu kelemahan dari mesin DC adalah kontak mekanis antara komutatordan sikat arang yang harus terjaga dan secara rutin dilakukan pemeliharaan.Tetapi mesin DC juga memiliki keunggulan khususnya untuk mendapatkanpengaturan kecepatan yang stabil dan halus. Motor DC banyak dipakai di industrikertas, tekstil, kereta api diesel elektrik, dsb. 6-3

Mesin Listrik Arus Searah Mesin DC dapat difungsikan sebagai generator DC maupun sebagai motor DC. Saat sebagai generator DC fungsinya mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sedangkan sebagai Motor DC mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.6.2. Prinsip Kerja Generator DC Gambar 6.5 : Kaidah Prinsip kerja generator DC berdasarkan pada Tangan Kanan kaidah tangan kanan. Sepasang magnet permanen utara-selatan menghasilkan garis medan magnet Ɏ, kawat penghantar di atas telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet Ɏ. Jika kawat digerakkan ke arah ibu jari, maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang searah dengan keempat arah jari tangan gambar-6.5. Bagaimana kalau posisi utara- selatan magnet permanen dibalik ? Ke mana arah arah arus listrik induksi yang dihasilkan ?Percobaan secara sederhana dapat dilakukandengan menggunakan sepasang magnetpermanen berbentuk U, sebatang kawatdigantung dikedua sisi ujungnya, pada ujungkawat dipasangkan Voltmeter gambar-6.6.Batang kawat digerakkan ke arah panah, padakawat dihasilkan ggl induksi dengan teganganyang terukur pada Voltmeter.Besarnya ggl induksi yang dibangkitkan : Gambar 6.6 : Model Prinsip Kerja Generator DC ui = B.L.v.z Volt ui Tegangan induksi pada kawat, V B Kerapatan medan magnet, Tesla L Panjang kawat efektif, meter v Kecepatan gerak, m/detik z Jumlah belitan kawat6-4

Mesin Listrik Arus SearahBelitan kawat generator berbentuk silinder dan beberapa kawat dibelitkanselanjutnya disebut belitan rotor atau belitan jangkar. Kedudukan I, ketika rotordigerakkan serah jarum jam, kawat 1 tanda silang (menjauhi kita), kawat 2tanda titik (mendekati kita) ggl induksi maksimum. Posisi II kawat 1 dan kawat 2berada pada garis netral ggl induksi sama dengan nol. Posisi III kawatkebalikan posisi I dan ggl induksi tetap maksimum gambar-6.7. Gambar 6.7 : Pembangkitan Tegangan DC pada AngkerPosisi ini terjadi berulang-ulang selama rotor diputar pada porosnya, dan gglinduksi yang dihasilkan maksimum, kemudian ggl induksi menjadi nol,berikutnya ggl induksi menjadi maksimum terjadi berulang secara bergantian. Gambar 6.8 : a) Bentuk tegangan AC dan Slipring; dan b) Tegangan DC pada KomutatorGGL induksi yang dihasilkan dari belitan rotor gambar-6.7 dapat menghasilkandua jenis listrik yang berbeda, yaitu listrik AC dan listrik DC. Jika ujung belitanrotor dihubungkan dengan slipring berupa dua cincin gambar-6.8a, makadihasilkan listrik AC berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkandengan komutator satu cincin gambar-6.8b dengan dua belahan, makadihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif. 6-5

Mesin Listrik Arus Searah Gambar 6.9 : Prinsip pembangkitan tegangan DCMesin DC dikembangkan rotornya memiliki banyak belitan dan komutatormemiliki beberapa segmen. Rotor memiliki empat belitan dan komutator empatsegmen, sikat arang dua buah, akan menghasilkan ggl induksi dengan empatbuah buah gelombang untuk setiap putaran rotornya gambar 6.9. TeganganDC yang memiliki empat empat puncak. Gambar 6.10 : Tegangan DC pada KomutatorMedan magnet yang sebelumnya adalah magnet permanen diganti menjadielektromagnet, sehingga kuat medan magnet bisa diatur oleh besarnya aruspenguatan medan magnet. Belitan rotor dikembangkan menjadi belitan yangmemiliki empat cabang, komutator empat segmen dan sikat arang dua buah.Tegangan yang dihasilkan penjumlahan dari belitan 1-2 dan belitan 3-4gambar 6. 10.Dalam perkembangan berikutnya generator DC dibagi menjadi tiga jenis, yaitu: 1. Generator penguat terpisah 2. Generator belitan Shunt 3. Generator belitan KompounddPenjelasan singkat mengenai diagram pengawatan, karakteristik teganganfungsi arus dan pengaturan tegangan dapat dilihat pada tabel di bawah.6-6

Mesin Listrik Arus Searah x Prinsip pembangkitan listrik mengikuti kaidah tangan kanan Flemming, Sepasang magnet permanen utara-selatan menghasilkan garis medan magnet Ɏ, kawat penghantar di atas telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet Ɏ. Jika kawat digerakkan ke arah ibu jari, maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang searah dengan keempat arah jari tangan. x Komutator berfungsi untuk menyearahkan tegangan yang dihasilkan rotor menjadi tegangan DC.6.3. Generator Penguat TerpisahJenis generator penguat terpisah ada dua jenis1) penguat elektromagnetik gambar-6.11a 2)magnet permanen gambar-6.11b. Penguatelektromagnetik melalui belitan F1-F2 diberisumber listrik DC dari luar misalnya denganbaterai, dengan mengatur besarnya aruseksitasi Ie, maka tegangan terminal rotor A1–A2 dapat dikendalikan. Generator penguatterpisah dipakai dalam pemakaian khusus,misalnya pada Main Generator Lok DieselElektrik CC 201/CC203. Gambar 6.11 : a) Rangkaian Generator DC Penguat terpisah dan b) Penguat magnet permanen Penguat dengan magnet permanen tegangan keluaran generator terminal rotor A1-A2 konstan. Karakteristik tegangan U relatif konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya gambar 6.12.Gambar 6.12 : Karakteristik tegangan Generator Penguat Terpisah 6-7

Mesin Listrik Arus Searah6.4. Generator Belitan ShuntGenerator belitan Shunt E1-E2 dipasangkansecara paralel dengan belitan rotor A1-A2gambar-6.13. Tegangan awal generatordiperoleh dari magnet sisa yang terdapat padamedan magnet stator. Rotor berputar dalammedan magnet yang lemah, dihasilkan teganganyang akan memperkuat medan magnet stator,sampai dicapai tegangan nominalnya. Gambar 6.13 : Rangkaian Generator Belitan Shunt Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan Shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi Shunt makin besar medan penguat Shunt dan tegangan terminal meningkat sampai pada tegangan nominalnya. Karakteristik tegangan U terhadap peningkatan arus relatif stabil, tegangan akan cenderung menurun ketika arus I mendekati harga nominalnya gambar 6.14. Gambar 6.14 : Karakteristik tegangan generator Shunt6.5. Generator Belitan KompoundGenerator belitan Kompound disamping memilikibelitan rotor A1-A2, memiliki dua penguat magnetyaitu medan Seri notasi D1-D2 dan belitanpenguat magnet Shunt notasi E1-E2 gambar-6.15. Belitan seri D1-D2 disambungkan seridengan rangkaian rotor A1-A2, sehingga arus kebeban sekaligus sebagai penguat Seri. BelitanShunt E1-E2 disambungkan paralel denganrangkaian belitan rotor. Arus eksitasi magnetShunt Ie diperoleh dengan mengatur tahanangeser. Gambar 6.15 : Karakteristik tegangan generator Shunt6-8

Mesin Listrik Arus Searah Generator penguat kompound adalah kombinasi generator penguat Shunt dan generator seri. Karakteristik tegangan sebagai fungsi arus beban menghasilkan tegangan terminal yang konstan meskipun arus beban I mencapai harga nominalnya gambar 6.16. Gambar 6.16 : Karakteristik Tegangan generator kompound6.6. Konstruksi Generator DCPotongan melintang memperlihatkan konstruksi generator DC gambar-6.17.Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator bagian mesin DC yang diam, danbagian rotor bagian mesin DC yang berputar.Bagian stator terdiri atas : rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing,terminal box. Bagian rotor terdiri : komutator, belitan rotor, kipas rotor, porosrotor. Gambar 6.17 : Bentuk Fisik Generator DCBagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalahsikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodik.Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel danserbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halusuntuk membersihkan noda bekas sikat arang. 6-9

Mesin Listrik Arus Searah6.7. Reaksi JangkarMedan magnet untuk generator DC berasal darikutub elektromagnet, berupa belitan kawat yangdiberikan listrik DC, diperoleh kutub Utara (North)-Selatan (South). Medan magnet melewati rotorseperti ditunjukkan arah panah gambar-6.18.Dengan mengatur besarnya arus eksitasi yangmelewati belitan magnet, makin besar kuat medanmagnet yang dihasilkan. Posisi garis netral tegaklurus dengan medan magnet.Dalam belitan rotor sesuai prinsip induksi Gambar 6.18 : Garisdibangkitkan tegangan listrik, ketika generator Netral Reaksi Jangkardiberikan beban mengalir arus listrik pada belitanrotor. Pada saat itu dalam rotor juga dibangkitkanmedan elektromagnet, menurut prinsip hukumtangan kanan, arah medan magnetnya ke arahpanah gambar-6.19.Besar kecilnya medan magnet di rotor berbandinglurus dengan besar kecilnya arus beban. Saatarus beban maksimum, medan magnet rotormaksimum, saat arus beban minimum makamedan magnet rotor juga minimum.Interaksi antara medan magnet stator dengan Gambar 6.19 : Garismedan elektromagnet rotor mengakibatkan medan Magnet jangkarjalannya medan magnet bergeser beberapaderajat gambar-6.20. Pergeseran garis netralsearah dengan arah putaran rotor. Untukmendapatkan tegangan maksimum, maka sikatarang yang semula segaris dengan garis magnetutama, kini bergeser beberapa derajat dari garisnetral teoritis.Pergeseran garis netral akan melemahkantegangan nominal generator, untukmengembalikan garis netral ke posisi awaldipasangkan medan magnet bantu (interpole).Belitan magnet bantu berupa kutub magnet yangukuran fisiknya lebih kecil dari kutub utama. Gambar 6.20 : Pergeseran Garis Netral akibat Reaksi jangkar6-10

Mesin Listrik Arus SearahKutub bantu akan memperpendek jalannya Gambar 6.21 : Kutub Magnetgaris medan magnet. Dengan dipasang Utama dan Kutub Bantu Mesinkutub bantu kini garis netral kembali keposisi semula, dan kedudukan sikat arang DCtegak lurus segaris dengan kutub utamanyagambar-6.21. Rangkaian kutub bantudisambungkan seri dengan belitan rotor,sehingga kuat medan magnet kutub bantuyang dihasilkan sebanding dengan arus kebeban.Untuk memperbaiki pengaruh reaksijangkar, dikembangkan belitan kompensasiyang dipasangkan pada kaki kutub utamabaik pada belitan kutub utara-maupun kutubselatan gambar-6.22. Kini dalam rangkaiangenerator DC memiliki tiga belitan magnet,yatitu belitan magnet utama, belitan magnetbantu (interpole) dan belitan magnetkompensasi.Tabel 6.1 Notasi pengenal belitan Gambar 6.22 : KutubGenerator DC Magnet Utama, KutubA Belitan rotor/ jangkarB Belitan kutub magnet bantu bantu dan BelitanC Belitan kutub magnet kompensasi KompensasiD Belitan kutub seriE Belitan kutub ShuntF Belitan kutub terpisahRangkaian generator DC dapat dikenali dari diagram pengawatannya dannotasi pengenal kutub magnetnya. Pengawatan dengan belitan jangkar A1-A2,disambung seri dengan magnet kutub bantu B1-B2 dan diseri juga denganbelitan magnet kutub kompensasi gambar-6.23a. Gambar 6.23 : Rangkaian belitan jangkar,belitan kutub bantu dan belitan kompensasi 6-11

Mesin Listrik Arus SearahPengawatan berikutnya terdiri kutub bantu kompensasi C1-C2 dan C3-C4 diseridengan magnet bantu B1-B2 dan B3-B4 dan di tengah-tengah rangkaianterpasang belitan rotor, keseluruhannya disebut rangkaian jangkar / rotor A1-A2gambar-6.23b.6.8. Arah Putaran Mesin DC Gambar 6.24 : Arah putaran Mesin DCSebuah mesin DC dengan belitan penguat Shunt E1-E2, disambungkan secaraparalel dengan rangkaian jangkar A1-A2 gambar-6.24. Perhatikan terminaldengan notasi E1 dan A1 disatukan terhubung dengan sumber tegangan DCpositif (+), berikutnya terminal notasi E2 dan A2 juga disatukan tersambung kesumber DC negatif (-). Arah mesin DC ditunjukkan oleh arah panah searahjarum jam. Arah arus DC ditunjukkan panah dari E1 menuju E2 dan dari A1menuju A2. Penyambungan tidak bisa dilakukan sembarangan tetapi denganmemperhatikan notasi angka dan jenis penguat magnetnya. Berikut adalah diagram pengawatan mesin DC penguat Kompound. Terdiri dari penguat magnet Seri notasi D1-D2, penguat magnet Shunt E1-E2 yang tersambung dengan tahanan geser yang mengatur besaran arus eksitasi gambar-6.25a. Rangkaian jangkar dengan notasi terminal A1-A2.Gambar 6.25 : Membalik arah putaran Perhatikan konfigurasi pertama, Mesin DC sumber DC positif (+), terminal A2, belitan jangkar A1,ke terminal D2, belitan seri D1, kembali ke sumber DC negatif (-). Arus eksitasi dari tahanan geser ke E1, belitan Shunt E2, ke sumber DC negatif.6-12

Mesin Listrik Arus SearahKonfigurasi kedua, ketika jangkar diputar arah panah (searah jarum jam), A1menghasilkan tegangan positif (+) ke sumber DC. Arah arus DC pada belitanseri dari D1 menuju D2, dan arus di belitan Shunt dari E1 menuju E2. TerminalD1 dan E2 tersambung ke sumber DC negatif (-).6.9. Prinsip kerja Motor DCPrinsip motor listrik berdasarkan padakaidah tangan kiri. Sepasang magnetpermanen utara - selatan menghasilkangaris medan magnet Ɏ, kawatpenghantar diatas telapak tangan kiriditembus garis medan magnet Ɏ. Jikakawat dialirkan arus listrik DC sebesar Isearah keempat jari tangan, makakawat mendapatkan gaya sebesar Fsearah ibu jari gambar-26. Bagaimanakalau posisi utara-selatan magnetpermanen dibalik ? Ke mana arah gayayang dirasakan batang kawat ? lakukanperagaan dengan tangan kiri anda. Gambar 6.26 : Aturan Tangan Kiri untuk Prinsip Kerja Motor DCPercobaan sederhana prinsip kerja motordapat dilakukan dengan menggunakansepasang magnet permanen berbentuk U,sebatang kawat digantung di kedua sisiujungnya, pada ujung kawat dihubungkansumber listrik DC gambar-6.27. Arus listrikmengalir dari terminal positif (+) ke batangkawat sebesar I amper ke terminal negatif(-). Kawat yang dipotong garis medanmagnet, pada batang dihasilkan gaya tolaksebesar F searah panah.Gambar 6.27 : Model kerja Motor DCBesarnya gaya F yang dibangkitkan : F = B.I. L.z Newton 6-13

Mesin Listrik Arus SearahF Gaya pada kawat, NewtonB Kerapatan medan magnet, Tesla I Arus mengalir di kawat, AmperL Panjang kawat efektif, meterz Jumlah belitan kawatKonstruksi motor DC terdiri dari dua Gambar 6.28: Hubungan belitanbagian, yaitu stator bagian motor yang penguat medan dan Jangkar Motordiam dan rotor bagian motor yangberputar. Belitan stator merupakan DCelektromagnet, dengan penguat magnetterpisah F1-F2. Belitan jangkar ditopangoleh poros dengan ujung-ujungnyaterhubung ke komutator dan sikat arangA1-A2 gambar-6.28. Arus listrik DCpada penguat magnet mengalir dari F1menuju F2 menghasilkan medan magnetyang memotong belitan jangkar. Belitanjangkar diberikan listrik DC dari A2menuju ke A1. Sesuai kaidah tangan kirijangkar akan berputar berlawanan jarumjam. Terjadinya gaya torsi pada jangkar disebabkan oleh hasil interaksi dua garis medan magnet. Kutub magnet menghasilkan garis medan magnet dari utara-selatan melewati jangkar. Belitan jangkar yang dialirkan arus listrik DC mengasilkan magnet dengan arah kekiri ditunjukkan panah Gambar 6.29 : Proses gambar-6.29. Interaksi kedua pembangkitan Torsi Motor DC magnet berasal dari stator dengan magnet yang dihasilkan jangkar mengakibatkan jangkarmendapatkan gaya torsi putar berlawanan arah jarus jam. Untuk mendapatkanmedan magnet stator yang dapat diatur, maka dibuat belitan elektromagnetyang dapat diatur besarnya arus eksitasinya.Percobaan untuk mengecek apakah belitan jangkar berfungsi dengan baik,tidak ada yang putus atau hubungsingkat dengan inti jangkarnya periksagambar-6.30. Poros jangkar ditempatkan pada dudukan yang bisa berputarbebas.6-14

Mesin Listrik Arus SearahAlirkan listrik DC melalui komutator, Gambar 6.30 : Pengecekan sifatdekatkan sebuah kompas dengan elektromagnetik pada Jangkarjangkar, lakukan pengamatan jarumkompas akan berputar ke arah jangkar. Motor DCHal ini membuktikan adanya medanelektromagnet pada jangkar, artinyabelitan jangkar berfungsi baik. Tetapi jikajarum kompas diam tidak bereaksi,artinya tidak terjadi elektromagnetkarena belitan putus atau hubungsingkat ke inti jangkar.6.10. Starting Motor DCBelitan jangkar nilai tahanan sangat kecil,saat starting arus starting akan besar sekalimengalir pada rangkaian jangkar. Hal iniakan merusak belitan jangkar A1-A2,komutator dan sikat arang. Agar arus startingkecil, maka ditambahkan tahanan awal padarangkaian jangkar RV gambar-6.31. Setelahmotor berputar sampai dicapai putarannominalnya tahanan awal RV tidakdifungsikan. Gambar 6.31 : Starting Motor DC dengan Tahanan Depan jangkar Untuk mengatur putaran motor DC dilakukan dengan mengatur arus eksitasi penguat medan magnet dengan tahanan geser yang dipasang seri dengan belitan penguat Shunt E1-E2. Pengatur Starting dan pengatur putaranGambar 6.32 Karakteristik arus motor DC merupakan satu Pengasutan Motor DC perangkat yang dipasang pada sebagai pengendali motor DC.Tahanan pengendali motor DC disambungkan seri dengan jangkar motor DC,tahanan totalnya sebesar (RV + Rjangkar). Tahanan depan Jangkar RV dibuatdalam empat step, step pertama nilai tahanan maksimum, arus mengalir kerangkaian jangkar sebesar I = U/(RV+Rjangkar). Nilai tahanan digeser ke stepkedua, berikutnya step tiga, step empat dan step terakhir arus mengalir ke 6-15

Mesin Listrik Arus Searahjangkar adalah arus nominalnya. Karakteristik arus jangkar fungsi tahanan RV+ Rjangkar gambar-6.32.Rangkaian motor DC dengan penguatmagnet terpisah. Rangkaian jangkar terdiridari tahanan jangkar RA. Ketika belitanjangkar berada pada medan magnet danposisi jangkar berputar, pada jangkar timbulgaya gerak listrik yang arahnya berlawanangambar-6.33. Pada belitan jangkar terjadidrop tegangan sebesar (IA.RA).Persamaan tegangan motor DC Gambar 6.33 : Drop tegangan Penguat Medan Seri dan Jangkar UA = Ui + IA. RA dan Ui | ɎE.n Motor DC UA Tegangan sumber DC Ui Tegangan lawan IA Arus jangkar RA Tahanan belitan jangkar ɎE Fluk Magnet n Putaran motor6.11. Pengaturan Kecepatan Motor DCSaat motor DC berputar maka dalamrangkaian jangkar terjadi ggl lawan sebesarUi. Jika tegangan sumber DC yaitu UA diaturbesarannya, apa yang terjadi denganputaran motor DC ? Besarnya teganganlawan Ui berbanding lurus dengan putaranmotor dan berbanding terbalik denganmedan magnetnya Ui | ɎE.n.Jika arus eksitasi Ie dibuat konstan maka Gambar 6.34 : Karakteristik putaranfluk medan magnet ɎE akan konstan. fungsi tegangan jangkarSehingga persamaan putaran motor berlakurumus n | Ui/ɎE, sehingga jika tegangansumber DC diatur besarannya, makaputaran motor akan berbanding lurusdengan tegangan ke rangkaian jangkargambar-6.34.6-16

Mesin Listrik Arus SearahPengaturan tegangan sumber DC yangmenuju ke rangkaian jangkar menggunakansumber listrik AC tiga phasa denganpenyearah gelombang penuh tiga buahdiode dan tiga buah thyristor gambar-6.35.Sekering F1 berguna untuk mengamankanrangkaian diode dan thyristor jika terjadigangguan pada belitan motor DC.Dengan mengatur sudut phasa triger, maka Gambar 6.35 : Pengaturan teganganpenyalaan thyristor dapat diatur besarnya Jangkar dengan sudut penyalaantegangan DC yang menuju rangkaian Thyristorjangkar A1-A2. Belitan penguat terpisah F1-F2 diberikan sumber DC dari luar, danbesarnya arus eksitasi dibuat konstanbesarnya.Apa yang terjadi jika tegangan sumber DC Gambar 6.36 : Karakteristikdibuat konstan dan pengaturan putaran putaran fungsi arus eksitasidilakukan dengan mengatur arus eksitasinya? Persamaan tegangan jangkar Ui | ɎE.n.atau putaran motor n | Ui/ɎE, dengantegangan Ui konstan maka karakteristikputaran n berbanding terbalik dengan flukmagnet (1/ ɎE). Artinya ketika arus eksitasidinaikkan dan harga fluk magnet ɎEmeningkat, yang terjadi justru putaran motorDC makin menurun gambar-6.36.Dari penjelasan dua kondisi diatas yangdipakai untuk mengatur putaran motor DCuntuk mendapatkan momen torsi konstanadalah dengan pengaturan tegangan kejangkar. 6-17