Stator dari motor tiga fasa di desain mempunyai tiga bagian besar kumparan yang

(1)

B. Konsep Gulungan Stator Motor Induksi 3 Fasa

Stator dari motor tiga fasa di desain mempunyai tiga bagian besar kumparan yang sama, baik jumlah kumparan, jumlah lilitan perkumparan, diameter kawat , jumlah alur yang digunakan, dan langkah alur. Dimana setiap bagian biasa disebut kumparan satu fasa , jadi lilitan motor tiga fasa mempunyai satu kumparan setiap fasanya. Maka motor tiga fasa umumya mempuyai ujung (terminal) sebanyak 6 buah (kecuali motor dahlander), yang lazim diberi tanda U, V, dan W sebagai pangkal kumparan dan X, Y dan Z sebagai ujung kumapran. Kumparan fasa sekurangnya mempunyai dua kumparan (grup) yang berjarak 180°.

Gambar 5. Langkah Alur Kumparan 1. Bentuk Kumparan Stator

Bentuk kumparan stator dari motor induksi 3 fasa dapat dibagi menjadi 3 macam, hal semacam ini adalah tergantung dari cara melilitkannya kedalam alur–alur stator. Bentuk kumparan–kumparan yang dimaksud adalah sebagai berikut:

(2)

a. Kumparan jerat atau lilitan bertumpuk (Lap winding juga dapat dinamakan dengan lilitan spiral (seperti gambar 6a).

b. Kumparan terpusat (concentric winding) seperti gambar 6b. c. Kumparan gelombang (wave winding) seperti gambar 6c.

Gambar 6. Bemtuk Kumparan Stator a. Bentuk kumparan jerat b. Bentuk kumparan sepusat c. Bentuk kumparan gelombang. Fungsi dari ketiga jenis kumparan tersebut adalah sebagai berikut:

a. Kumparan jerat (spiral) benyak digunakan untuk motor–motor (generator) dengan kapasitas yang relatif besar. Umumnya untuk kelas menengah keatas, walaupun secara khusus ada mesin listrik dengan kapasitas yang lebih besar, kumparan statornya menggunakan sistem kosentris.

b. Kumparan sepusat (concentric) pada umumnya sistem ini banyak digunakan untuk motor dan generator dengan kapasitas kecil. Walaupun ada juga secara khusus motor– motor dengan kapasitas kecil menggunakan kumparan dengan tipe spesial.

c. Kumparan gelombang/wave winding untuk motor dengan belitan sistem ini banyak digunakan kapasitor besar.

(3)

2. Pengkutupan Pada Motor 3 Fasa

Motor 3 fasa umumnya mempunyai enam ujung (terminal) yaitu : U, V, dan W sebagai pangkal kumparan dan X, Y dan Z ujung kumparan. Terminal – terminal ini akan diatur sedemikian rupa sehingga terjadi sambungan bintang (Y) atau sambungan segitiga (∆) sehingga dapat dilayani sumber tegangan tiga fasa (arus putar).

Sumber tegangan 3 fasa juga mempunyai pergeseran fasa sebesar 120° listrik terhadap fasa lainnya seperti pada gambar berikut.

Gambar 7. Grafik Tegangan 3 Fasa

Jadi dalam mementukan pengkutupan pada motor 3 fasa pada bentangan stator dilaksanakan dengan: dua fasa dalam keadaan teganagn positif (meninggalkan titik pangkal terminal motor) dan satu teganagn dalam keadaan negatif (digambarkan menuju terminal pangkal motor), seperi pada gambar 12 atau juga dapat digunakan dua fasa dalam keadaan negatif dan satu dalam keadaan positif. Perlu ditambahkan penggulungan

(4)

atau pengutupan yang benar, arah arus pada sisi – sisi kumparan harus balance, maksudnya jumlah sisi yang arahnya keatas harus sama dengan sisi yang arahnya kebawah. Bila yang keatas kita sebut membentuk kutub U (utara) dan arahnya kebawah kita sebut membentuk kutub S (selatan), maka sisi yang membentuk kutub U harus sama dengan sisi yang membentuk kutub S seperti gambar 8.

Gambar 8. Bentangan Stator Motor 3 Fasa 4 Kutub 3. Langkah – Langkah Kumparan Stator Motor 3 Fasa

a. Sistem kumparan satu jalan (single layer)

Untuk motor 3 fase, seluruh alur–alur stator dibagi tiga sama banyak sehingga masing–masing fasa memiliki kumparan bagian sebanyak G/2.P.3 kumparan. Apabila jumlah fasa = m fasa, maka masing fasa akan mempunyai kumparan sebanyak G/2.P.m

(5)

Cara memasang sisi kumparan yaitu apabila salah satu berada didepan kutub U, maka sisi yang lain harus berada didepan kutub S. Hal tersebut dikarenakan masing– masing fasa mempunyai kumparan bagian sebanyak G/2.P.m , maka pada tiap kutub masing–masing fasa akan menempati alur sebanyak G/2.P.m alur. Apabila banyaknya alur pada tiap kutub untuk masing–masing fasa diberikan tanda g, maka jumlah alur perkutub perfasa yaitu: q = G/2.P.m alur.

Sedangkan cara menggulung kumparan stator motor 3 fasa pada prinsipnya sama dengan motor 1 fasa, dua fasa, perbedaannya ialah pada jumlah belitannya (kumparannya). Untuk motor 3 fasa masing–masing belitan ditempatkan saling bergeseran tempat sejauh 120oel jadi 2/3 jarak kutub atau = 2/3 langkah belitan (Yg)

Untuk motor dengan ukuran 500 watt keatas akan lebih ekonomis apabila dibuat 3 fasa. Sebab apabila dilaksanakan dengan 2 atau 1 fasa, maka motor tersebut harus menggunakan kondensator (capasitor) dengan kapasitas relatif besar. Jadi hal tersebut akan sangat merugikan, akibat dari sifat–sifat kondensator. Untuk memperjelaskan keterangan tersebut diatas.

b. Sistem kumparan dua jalan (double layer)

Bentuk kumparan dengan sistem dua jalan (double layer) mempunyai kelebihan bila dibanding dengan kumparan sistem satu jalan (single layer). Salah satu kelebihannya adalah kepala kumparan stator menjadi tidak terlalu tebal dan mempunyai bentuk yang rapi, terutama untuk motor yang berdaya relatif besar, hal tersebut dikarenakan selain jumlah belitannya banyak, juga ukuran disekitar kawatnya relatif besar.

(6)

2p G = p δ G r KAR O 360 = 2p.m G = q KAL=KAR.P 2p G = K KAL Kp O 120 = p = . p

δ = Langkah alur dari sisi kumparan 1 ke sisi kumparan 2 G = Jumlah alur

2p = Jumlah kutub p = pasang kutub q = Banyak kumparan tiap kelompok n = Kecepatan putaran motor

f = Frekuensi m = Jumlah fasa

KAR = Kisar alur dalam derajat radial KAL = Kisar alur dalam derajat listrik Kp = Kisar fasa

K = Jumlah sisi kumparan tiap kutub

Jika fasa pertama berangkat dari alur 1 maka langkah kumparan ialah : 1 + Ws (Ws = pδ )

fasa kedua berangkat dari alur 1 + . pδ

(7)

dan fasa ketiga berangkat dari alur 1 + 2

.

δp

Berikut ini ada beberapa contoh motor–motor 3 fasa yang akan dilakukan penggulungan kembali.

Contoh 1.

Sebuah motor 3 fasa , 4 kutub mempunyai alur 12 alur, tentukan. a. Banyak kumparan tiap kelompok

b. Langkah alur

c. Gambarkan bentuk bentangan stator Penyelesaian.

Diket : m = 3 2p = 4 G = 12

Ditanya : q, pδ , bentuk bentangan stator Jawab : 2.p.m G = q 2.p G = p δ

=

= = 1 alur/kutub/fasa = 3 alur Lebar kumparan Ws = pδ Ws = 3 alur

(8)

Maka langkah gulungan fasa 1 : 1 + Ws

1 + 3 = 4

Langkah gulungan fasa 2 : 1 + . pδ

1 + . 3 = 3

Langkah gulungan fasa ke 3 : 1 + 2

.

δp

1 + 2

.

3 = 5 Daftar lilitan

Fasa 1 U Alur 1 – 4 X Alur 7 – 10 Fasa 2 V Alur 3 – 6 Y Alur 9 – 12 Fasa 3 W Alur 5 – 8 X Alur 11 – 12

(9)

Gambar 9. Bentangan Stator Motor 3 Fasa 4 Kutub

Lilitan motor diatas adalah lilitan satu lapis (single layer), artinya setiap alur diisi satu sisi kumparan. Selain dari pada lilitan satu lapis ada juga motor yang digulung dengan lilitan dua lapis (double layer)

(10)

Gambar 11. Bentangan Motor 3 Fasa Double Layer Contoh 2.

Motor AC dengan stator beralur 24, terdapat 2 pasang kutub, tiga fasa, frekuensi 50 Hz. Dililit tahap tunggal

Penyelesaian: 6 4 24 2 = = = p G p δ Langkah 1 -7 2 3 . 4 24 . . 2 = = = m p G

q 2 Kumparan tiap kelompok

6 4 24 . 2 = = = p G

K 6 sisi kumparan tiap kutub

r r r KAR o o o 15 24 360 6 360 ₌ ₌ =

KAL = KAR.p = 15 x 2 = 30o Listrik

4 30 120 120 ₌ ₌ = KAL L Kp o kisar fasa 1 - 5

(11)

Daftar Lilitan 1 - 7 13 - 19 2 - 8 14 - 20 5 - 11 17 - 23 6 - 12 18 - 24 9 - 15 21 - 3 10 - 16 22 - 4

Gambar bentangan stator

Gambar 12. Bentangan Stator Single Layer Motor 3 Fasa 24 Alur 2 Pasang Kutub U V W X Y Z

(12)

Jika kumparan double layer, maka: 1 - 7 14 - 8 13 - 19 2 - 20 2 - 8 13 - 7 14 - 20 1 - 19 5 - 11 18 - 12 17 - 23 6 - 24 6 - 12 17 - 11 18 - 24 5 - 23 9 - 15 22 - 16 21 - 3 10 - 4 10 - 16 21 - 15 22 - 4 9 - 3

Gambar bentangan stator

Gambar 13. Bentangan Stator Double Layer Motor 3 Fasa 24 Alur 2 Pasang Kutub U V W X Y Z

(13)

Contoh 3.

Motor AC 3 fasa beralur 36, dibuat 3 pasang kutub, frekuensi 50 Hz, dililit tahap tunggal (single layer) Penyelesaian: 6 6 36 2 = = = p G p δ Langkah 1 -7 2 3 . 6 36 . . 2 = = = m p G

q 2 Kumparan tiap kelompok

6 6 36 . 2 = = = p G

K 6 sisi kumparan tiap kutub

r r G r KAR o o o 10 36 360 360 = = =

KAL = KAR.p = 10 x 3 = 30o Listrik

4 30 120 120 = = = KAL L Kp o ---> kisar fasa 1 - 5 Daftar Lilitan 1 - 7 13 - 19 25 - 31 2 - 8 14 - 20 26 - 32 5 - 11 17 - 23 29 - 35 6 - 12 18 - 24 30 - 36 9 - 15 21 - 27 33 - 3 10 - 16 22 - 28 34 - 4 U X V Y W Z

(14)

Gambar Bentangan

Gambar 15. Bentangan Stator Single Layer Motor 3 Fasa 36 Alur 3 Pasang Kutub Jika dibuat tahap ganda (doubel layer)

Daftar lilitan 1 - 7 14 - 8 13 - 19 26 - 20 25 - 31 2 - 32 2 - 8 13 - 7 14 - 20 25 - 19 26 -32 1 - 31 5 - 11 18 - 12 17 - 23 30 - 24 29 - 35 6 -36 6 - 12 17 - 11 18 - 24 29 - 23 30 - 36 5 - 35 9 - 15 22 - 16 21 - 27 34 - 28 33 - 3 10 - 4 10 - 16 21 - 15 22 - 28 33 - 27 34 - 4 9 - 3 U V W X Y Z

(15)

Gambar Bentangan

Gambar 16. Bentangan Stator Double Layer Motor 3 Fasa 36 Alur 3 Pasang Kutub Contoh 4.

Sebuah motor 3 fasa mempunyai 24 jalur stator, akan digulung kembali dengan bentuk kumparan sepusat (consentric) dan kumparan jerat (spiral), agar dapat menghasilkan putaran rotor sebesar 3000 rpm pada frekuensi 50 Hz. Buatlah skema belitan dan diagram bentangan dari kedua bentuk kumparan tersebut?

Penyelesaian.

p = . = 1 pasang kutub

q =

. . = 4 kumparan tiap kelompok

δp = . = 12 langkah belitan 12 2 24 . 2 = = = p G

K sisi kumparan tiap kutub

r r G r KAR o o o 30 12 360 360 ₌ ₌ =

(16)

KAL = KAR.p = 30 x 1 = 30o Listrik 4 30 120 120 ₌ ₌ = KAL L Kp o kisar fasa 1 - 5 fasa 1 : 1 + Ws = 1 + 12 = 13 Fasa 2 1 + . Ws = 1 +