BAB IV LANDASAN TEORI
4.2 Motor Induksi
5. Trafo Tegangan (PT)
Trafo tegangan adalah peralatan yang digunakan untuk mentransformasi tegangan sistem yang lebih tinggi ke suatu tegangan yang lebih rendah. Trafo tegangan umumnya digunakan dalam pengukuran tegangan listrik pada instalasi tenaga listrik dan sistem proteksi.
Trafo tegangan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, di mana tegangan primer yang besar menghasilkan medan magnet yang kemudian menginduksi tegangan sekunder yang lebih kecil, sesuai dengan rasio putaran trafo. Trafo tegangan umumnya memiliki rasio tegangan masukan terhadap tegangan keluaran yang tetap, dan umumnya dilengkapi dengan berbagai macam rasio, seperti 100/√3, 110/√3, dan sebagainya.
rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.
Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari- hari baik di industri maupun di rumah tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah motor induksi 3-fase dan motor induksi 1-fase. Motor induksi 3-fase dioperasikan pada sistem tenaga 3-fase dan banyak digunakan di dalam berbagai bidang industri dengan kapasitas yang besar.
Motor induksi 1-fase dioperasikan pada sistem tenaga 1-fase dan banyak digunakan terutama untuk peralatan rumah tangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan sebagainya karena motor induksi 1- fase mempunyai daya keluaran yang rendah.
Bentuk gambaran motor induksi 3-fasa diperlihatkan pada Gambar 4.4.
4.2.2 Konstruksi Motor Induksi
Motor induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian penting seperti yang diperlihatkan pada gambar 3.3 sebagai berikut.
1. Stator
Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan Celah Merupakan celah udara tempat berpindahnya energi dari startor ke rotor.
Gambar 4.4 Motor Induksi 3 Fasa (Sumber: id.sogears.com)
2. Rotor
Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan rotor.
Konstruksi stator motor induksi pada dasarnya terdiri dari bahagian- bahagian sebagai berikut.
1. Rumah stator (rangka stator) dari besi tuang.
2. Inti stator dari besi lunak atau baja silikon.
3. Alur, bahannya sama dengan inti, dimana alur ini merupakan tempat meletakkan belitan (kumparan stator).
4. Belitan (kumparan) stator dari tembaga.
Rangka stator motor induksi ini didisain dengan baik dengan empat tujuan yaitu:
1. Menutupi inti dan kumparannya.
2. Melindungi bagian-bagian mesin yang bergerak dari kontak langsung dengan manusia dan dari goresan yang disebabkan oleh gangguan objek atau gangguan udara terbuka (cuaca luar).
3. Menyalurkan torsi ke bagian peralatan pendukung mesin dan oleh karena itu stator didisain untuk tahan terhadap gaya putar dan goncangan.
Gambar 4.5 Konstruksi Motor Induksi (Sumber: sisfo.itp.ac.id)
4. Berguna sebagai sarana rumahan ventilasi udara sehingga pendinginan lebih efektif.
Berdasarkan bentuk konstruksi rotornya, maka motor induksi dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu.
1. Motor induksi dengan rotor sangkar (squirrel cage).
2. Motor induksi dengan rotor belitan (wound rotor)
Konstruksi rotor motor induksi terdiri dari bagian-bagian berikut.
1. Inti rotor, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti stator.
2. Alur, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti.
Alur merupakan tempat meletakkan belitan (kumparan) rotor.
3. Belitan rotor, bahannya dari tembaga.
4. Poros atau as.
Diantara stator dan rotor terdapat celah udara yang merupakan ruangan antara stator dan rotor. Pada celah udara ini lewat fluks induksi stator yang memotong kumparan rotor sehingga meyebabkan rotor berputar.
Celah udara yang terdapat antara stator dan rotor diatur sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil kerja motor yang optimum.
Bila celah udara antara stator dan rotor terlalu besar akan mengakibatkan efisiensi motor induksi rendah, sebaliknya bila jarak antara celah terlalu kecil/sempit akan menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. Bentuk gambaran sederhana penempatan stator dan rotor pada motor induksi diperlihatkan pada Gambar 4.6.
4.2.3 Prinsip Kerja Motor Induksi
Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik yang terjadi dari kumparan stator kepada kumparan rotornya. Apabila kumparan stator motor induksi tiga fasa yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa, maka kumparan stator akan menghasilkan medan magnet yang berputar. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari kumparan stator akan memotong kumparan rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan induksi. Kumparan (penghantar) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka arus akan mengalir pada kumparan rotor.
Kumparan (penghantar) rotor yang dialiri arus ini berada pada garis gaya fluks yang berasal dari kumparan stator, sehingga kumparan rotor akan mengalami gaya Lorentz yang menimbulkan torsi yang menggerakan rotor sesuai dengan arah pergerakan medan induksi dari stator.
Medan putar stator akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus, maka berdasarkan hukum Lorentz, rotor akan berputar mengikuti medan putar pada stator. Terdapat slip pada putaran motor (putaran relatif antara stator dan rotor). Apabila terdapat beban pada motor induksi, maka akan memperbesar kopel motor yang menyebabkan arus induksi pada motor bertambah. Jadi, apabila beban pada motor induksi bertambah maka putaran motor cenderung menurun.
Pada rangka stator terdapat kumparan stator yang ditempatkan pada slot-slot yang dililitkan pada sejumlah kutub tertentu. Banyaknya jumlah
Gambar 4.6 Gambar Sederhana Motor Induksi (Sumber: repository.usm.ac.id)
kutub ini menentukan kecepatan putar medan stator (kecepatan putar motor). Apabila jumlah kutub pada stator banyak, maka akan memperkecil jumlah putaran motor induksi, dan sebaliknya. Kecepatan berputarnya medan putar ini disebut kecepatan sinkron.
ωsink = 2πf (listrik, rad/dt)
= 2πf / P (mekanik, rad/dt) atau:
Ns = 60. f / P (putaran/menit, rpm) ...(4.1) yang mana :
f = frekuensi sumber AC (Hz) P = jumlah pasang kutup
Ns dan ωsink = kecepatan putaran sinkron medan magnet stator Tegangan dengan persamaan berikut
e = B x l x v ...(4.2) Dimana :
e = Tegangan terinduksi B = Fluks magnetik (wb) l = Panjang Konduktor (m)
v = Kecepatan medan magnet (m/s)