arus ac satu fase dan 3 fase

Makalah Energi dan Elektrifikasi

                                            LISTRIK AC

                           SATU FASE DAN TIGA FASE

                                                Oleh:

                                               Fadlon

                                         1205106010030

 

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM BANDA ACEH

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.Latar belakang

            Motor induksi adalah adalah motor listrik bolak-balik (ac) yang putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan stator, dengan kata lain putaran rotor dengan putaran medan stator terdapat selisih putaran yang disebut slip. Pada umumnya motor induksi dikenal ada dua macam berdasarkan jumlah fasa yang digunakan, yaitu: motor induksi satu fasa dan motor induksi tiga fasa. Sesuai dengan namanya motor induksi satu fasa dirancang untuk beroperasi menggunakan suplai tegangan satu fasa

Motor induksi satu fasa sering digunakan sebagai penggerak pada peralatan yang memerlukan daya rendah dan kecepatan yang relatif konstan. Hal ini disebabkan karena motor induksi satu fasa memiliki beberapa kelebihan yaitu konstruksi yang cukup sederhana, kecepatan putar yang hampir konstan terhadap perubahan beban, dan umumnya digunakan pada sumber jala-jala satu fasa yang banyak terdapat pada peralatan domestik. Walaupun demikian motor ini juga memiliki beberapa kekurangan, yaitu kapasitas pembebanan yang relatif rendah, tidak dapat melakukan pengasutan sendiri tanpa pertolongan alat bantu dan efisiensi yang rendah.

Motor Induksi 3 fasa adalah alat penggerak yang paling banyak digunakan dalam dunia industri.  Hal ini dikarenakan motor ini mempunyai konstruksi yang sederhana, kokoh, harganya relatif murah, serta perawatannya yang mudah, sehingga motor ini mulai menggeser penggunaan motor DC pada industri. Akan tetapi terdapat persoalan awal dalam men-start sebuah motor yaitu problem pada arus awal yang besar. Kedua adalah bahwa momen awal yang sering terlampau kecil. Untuk kebanyakan motor, arus awal adalah empat sampai tujuh kali besarnya arus nominal, dan untuk motor-motor yang agak besar, hal ini tidak dapat diizinkan, karena mengganggu jaringan dan dapat merusak motor itu sendiri.

BAB II

PEMBAHASAN

1.Motor satu fase

  Konstruksi motor induksi satu fasa terdiri atas dua komponen yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian dari motor yang tidak bergerak dan rotor adalah bagian yang bergerak yang bertumpu pada bantalan poros terhadap stator. Motor induksi terdiri atas  kumparan-kumparan   stator  dan  rotor  yang  berfungsi  membangkitkan   gaya gerak  listrik  akibat  dari  adanya  arus  listrik  bolak-balik  satu  fasa  yang  melewati kumparan-kumparan  tersebut sehingga terjadi suatu interaksi induksi medan magnet antara  stator  dan  rotor.

Motor listrik induksi satu phase hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu phase, memiliki sebuah rotor kandang tupai,dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor inimerupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumahtangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk  penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp .

Pada motor induksi satu phase,ketika stator dicatu dengan tegangan AC satu phase maka pada stator tidak timbulsuatu medan magnet putar, tetapi menimbulkan 2 medan putar yang sama tetapimemiliki arah yang berbeda. Hal ini tetap dapat menimbulkan arus induksi padarotor, akan tetapi dengan adanya 2 medan putar yang sama dengan arah yang berlawanan, rotor tidak dapat berputar tetapi hanya bergetar.

Perbedaan utama antara berbagai jenis motor AC fasa tunggal adalah bagaimana mereka pergi tentang memulai rotor dalam suatu arah tertentu seperti bahwa bidang bolak akan menghasilkan gerakan berputar ke arah yangdiinginkan. Hal ini biasanya dilakukan oleh beberapa perangkat yangmemperkenalkan fase-bergeser medan magnet pada salah satu sisi rotor.Rotor motor satu fasa sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentuk  batang-batang kawat yang ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupai bentuk sangkar tupai, maka sering disebut rotor sangkar.

Cara kerja listrik satu fase:

Motor AC satu fasa berbeda cara kerjanya dengan motor AC tiga fasa,dimana pada motor AC tiga fasa untuk belitan statornya terdapat tiga belitan yangmenghasilkan medan putar dan pada rotor sangkar terjadi induksi dan interaksitorsi yang menghasilkan putaran. Sedangkan pada motor satu fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama (belitan U1-U2) dan belitan fasa bantu(belitan Z1-Z2), lihat gambar1.

Gambar 1. Prinsip Medan Magnet Utama dan Medan Satufasa

Belitan utama menggunakan penampang kawat tembaga lebih besar sehingga magnet Bantu Motor memiliki impedansi lebih kecil. Sedangkan belitan bantu dibuat daritembaga berpenampang kecil dan jumlah belitannya lebih banyak, sehinggaimpedansinya lebih besar dibanding impedansi belitan utama. Grafik arus belitan bantu (Ibantu) dan arus belitan utama (Iutama) berbeda fasa sebesar φ, hal inidisebabkan karena perbedaan besarnya impedansi kedua belitan tersebut.Perbedaan arus beda fasa ini menyebabkan arus total, merupakan penjumlahanvektor arus utama dan arus bantu.

Medan magnet utama yang dihasilkan belitanutama juga berbeda fasa sebesar φ dengan medan magnet bantu.

 

Gambar 2. grafik Gelombang arus medan bantu dan arus medan utama

Gambar 3. Medan magnet pada Stator Motor satu fasa

Belitan bantu Z1-Z2 pertama dialiri arus Ibantu menghasilkan flukS magnet Φ tegak lurus, beberapa saat kemudian belitan utama U1-U2 dialiri arusutama Iutama. yang bernilai positip. Hasilnya adalah medan magnet yang bergeser sebesar 45° dengan arah berlawanan jarum jam. Kejadian ini berlangsung terussampai satu siklus sinusoida, sehingga menghasilkan medan magnet yang berputar  pada belitan statornya.

Rotor motor satu fasa sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentuk  batang-batang kawat yang ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupai bentuk sangkar tupai, maka sering disebut rotor sangkar.

Gambar 4. Rotor sangkar

Belitan rotor yang dipotong oleh medan putar stator, menghasilkantegangan induksi, interaksi antara medan putar stator dan medan magnet rotor akan menghasilkan torsi putar pada rotor.

2. Motor tiga fase

Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak dengan menggunakangandengan medan listrik dan mempunyai slip antaramedan stator dan medan rotor. Konstruksi dari motor 3  fasa terdiri dari sebuah stator dan rotor. Stator  merupakan bagian dari motor yang tidak berputar dan terletak pada bagian luar. Dibuat dari besi bundar  berlaminasi dan mempunyai alur – alur sebagai tempat melekatkan kumparan. Sedangkan rotor merupakan bagian dari motor yang berputar bebas dan letaknya bagian dalam. Terbuat dari besi laminasi yang mempunayi slot dengan batang alumunium / tembaga.

Motor induksi 3 fasa merupakan motor yang paling banyak digunakan dalam industri hal ini disebabkan karena motor induksi 3 fasa mempunyai konstruksi yang sederhana, kokoh, harganya relatif murah, serta perawatannya yang mudah, akan tetapi motor induksi 3 fasa juga mempunyai kelemahan yaitu :kecepatan tidak mudah dikontrol, power factor rendah pada beban ringan, serta arus start yang besar pada starting awalnyabiasanya 5 – 7 kali arus nominal.

Motor listrik induksi tiga phase medan magnet yang berputar dihasilkanoleh pasokan tiga phase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuandaya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwasekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa,kompresor.

Pada motor induksi tiga phase, ketika stator dicatu dengan tegangan AC 3 phase, maka pada kumparan-kumparan stator akantimbul suatu medan putar. Flux yang dihasilkan oleh medan putar ini akanmemotong kumparan-kumparan pada rotor dan menimbulkan arus induksi padarotor. Arus induksi yang mengalir ini akan mengakibatkan timbulnya medan padarotor. Interaksi medan rotor dengan medan putar pada stator ini menimbulkansuatu torsi yang menyebabkan rotor berputar searah dengan arah medan putar stator.

Cara kerja motor tiga fase:

Cara pengasutan motor induksi 3 fasa dengan menggunakan hubungan Y - D dapat dilakukan secara manual dan otomatis. Cara manual dapat dilakukan dengan Penggunaan saklar bintang segitiga pada pengasutan menggunakan hubungan Y - Dterhadap  motor induksi 3 fasa akan tetapi hal ini tidak praktis untuk kondisi sekarang yang serba memerlukan otomatisasi kerja agar dapat mengefisienkan waktu sehingga hal tersebut digantikan dengan cara otomatis.Dengan menggunakan komponen Timer pada pengasutan hubungan Y - D  motor induksi 3 fasa.  Namun terdapat kendala yang dihadapi oleh penggunaan komponen Timer sebagai pengalihan waktu untuk pengasutan motor 3 fasa dari hubungan Y ke hubungan D yaitu sulitnya mencari komponen ini di pasaran dan harga komponen Timer yang kurang ekonomis disamping itu juga tegangan yang digunakan untuk menjalankan Timer ini masih menggunakan tegangan 220 V sehingga adanya ketidaknyamanan dalam pengoperasiannya.

Pengasutan Motor induksi 3 fasa (Hubungan Y - D) Menggunakan Kapasitor Sebagai Timer, Kapasitor yang berarti komponen yang bersifat menyimpan muatan listrik, dengan memanfaatkan pengisian kapasitor sehingga kendala dari penggunaan Timer untuk pengasutan motor 3 fasa dapat diatasi karena komponen ini sangat banyak dipasaran dan juga tegangan kerja yang diperlukan relatif lebih kecil sehingga hal ini membuat keamanan dari segi pengoperasian dan keuntungan dari sisi ekonomis.

BAB III

PENUTUP

A.Kesimpulan

Motor listrik induksi satu phase hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu phase, memiliki sebuah rotor kandang tupai,dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya.

Pada motor induksi satu phase,ketika stator dicatu dengan tegangan AC satu phase maka pada stator tidak timbulsuatu medan magnet putar, tetapi menimbulkan 2 medan putar yang sama tetapimemiliki arah yang berbeda

Motor listrik induksi tiga phase medan magnet yang berputar dihasilkanoleh pasokan tiga phase yang seimbang. Pada motor induksi tiga phase, ketika stator dicatu dengan tegangan AC 3 phase, maka pada kumparan-kumparan stator akantimbul suatu medan putar.

Flux yang dihasilkan oleh medan putar ini akanmemotong kumparan-kumparan pada rotor dan menimbulkan arus induksi padarotor. Arus induksi yang mengalir ini akan mengakibatkan timbulnya medan padarotor. Interaksi medan rotor dengan medan putar pada stator ini menimbulkansuatu torsi yang menyebabkan rotor berputar searah dengan arah medan putar stator.