Prinsip Kerja Motor Induksi 1 Fasa
Motor dalam dunia kelistrikan ialah mesin
yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
Salah satu motor listrik yang umum digunakan
dalam banyak aplikasi ialah motor induksi. Motor induksi merupakan
salah satu mesin asinkronous (asynchronous motor) karena mesin ini
beroperasi pada kecepatan dibawah kecepatan sinkron. Kecepatan sinkron
sendiri ialah kecepatan rotasi medan magnetik pada mesin. Kecepatan
sinkron ini dipengaruhi oleh frekuensi mesin dan banyaknya kutub pada
mesin. Motor induksi selalu berputar dibawah kecepatan sinkron karena
medan magnet yang dibangkitkan stator akan menghasilkan fluks pada rotor
sehingga rotor tersebut dapat berputar. Namun fluks yang terbangkitkan
oleh rotor mengalami lagging dibandingkan fluks yang terbangkitkan pada
stator sehingga kecepatan rotor tidak akan secepat kecepatan putaran
medan magnet. Berdasarkan suplai input yang digunakan, motor induksi
dibagi menjadi dua jenis, yaitu motor: induksi 1 fasa dan motor induksi 3
fasa. Dalam artikel ini hanya akan dijelaskan mengenai motor induksi 1
fasa, namun untuk prinsip kerjanya sendiri kedua jenis motor induksi
tersebut memiliki prinsip kerja yang sama. Yang membedakan dari kedua
motor induksi ini ialah motor induksi 1 fasa tidak dapat berputar tanpa
bantuan gaya dari luar sedangkan motor induksi 3 fasa dapat berputar
sendiri tanpa bantuan gaya dari luar.
Konstruksi Motor Induksi Satu Fasa
Terdapat 2 bagian penting pada motor
induksi 1 fasa, yaitu: rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang
berputar dari motor dan stator merupakan bagian yang diam dari motor.
Rotor umumnya berbentuk slinder dan bergerigi sedangkan stator berbentuk
silinder yang melingkari seluruh badan rotor. Stator harus dilengkapi
dengan kutub-kutub magnet dimana kutub utara dan selatan pada stator
harus sama dan dipasang melingkari rotor sebagai suplai medan magnet dan
kumparan stator untuk menginduksi kutub sehingga menciptakan medan
magnet. Stator umumnya dilengkapi dengan stator winding yang bertujuan
membantu putaran rotor, dimana stator winding dilengkapi dengan
konduktor berupa kumparan. Selain itu, stator juga dilapisi dengan
lamina berbahan dasar silikon dan besi yang bertujuan untuk mengurangi
tegangan yang terinduksi pada sumbu stator dan mengurangi dampak
kerugian akibat munculnya arus eddy (eddy current) pada stator. Rotor
umumnya dibuat dari alumunium dan dibuat bergerigi untuk menciptakan
celah yang akan diisi konduktor berupa kumparan. Selain itu, rotor juga
dilapisi dengan lamina untuk menambah kinerja dari rotor yang digunakan.
Masing-masing komponen dipasang pada besi yang ditunjukkan seperti pada
gambar berikut:
Prinsip kerja Motor Induksi 1 Fasa
Misalkan kita memiliki sebuah motor
induksi 1 fasa dimana motor ini disuplai oleh sebuah sumber AC 1 fasa.
Ketika sumber AC diberikan pada stator winding dari motor, maka arus
dapat mengalir pada stator winding. Fluks yang dihasilkan oleh sumber AC
pada stator winding tersebut disebut sebagai fluks utama. Karena
munculnya fluks utama ini maka fluks medan magnet dapat dihasilkan oleh
stator.
Misalkan lagi rotor dari motor tersebut
sudah diputar sedikit. Karena rotor berputar maka dapat dikatakan bahwa
konduktor pada rotor akan bergerak melewati stator winding. Karena
konduktor pada rotor bergerak relatif terhadap fluks pada stator
winding, akibatnya muncul tegangan ggl (gaya gerak listrik) pada
konduktor rotor sesuai dengan hukum faraday. Anggap lagi motor terhubung
dengan beban yang akan dioperasikan. Karena motor terhubung dengan
beban maka arus dapat mengalir pada kumparan rotor akibat adanya
tegangan ggl pada rotor dan terhubungnya rotor dengan beban. Arus yang
mengalir pada rotor ini disebut arus rotor. Arus rotor ini juga
menghasilkan fluks yang dinamakan fluks rotor. Interaksi antara kedua
fluks inilah yang menyebabkan rotor didalam motor dapat berputar
sendiri. Perlu diingat bahwa pada kondisi awal diasumsikan rotor sudah
diberi gaya luar untuk menggerakkan konduktor pada rotor, karena jika
tidak maka rotor akan diam terhadap fluks pada kumparan stator sehingga
tidak terjadi tegangan ggl pada kumparan rotor, sesuai dengan hukum
faraday.
Sebelumnya telah dibahas mengenai adanya
arus stator yang mengakibatkan munculnya arus pada rotor karena hukum
faraday. Masing-masing arus menghasilkan fluks yang mempengaruhi rotor.
Bagaimana fluks tersebut mempengaruhi kecepatan putaran rotor akan
dibahas pada paragraf ini. Arus stator akan menghasilkan fluks utama,
sedangkan arus pada rotor menghasilkan fluks pada rotor. Masing-masing
fluks ini akan mempengaruhi arah putaran rotor, hanya saja arah keduanya
berlawanan. Sesuai hukum lorentz, apabila kita memiliki sebuah kabel
yang dialiri arus dan terdapat fluks medan magnet disekitar kabel
tersebut maka akan terjadi gaya pada kabel tersebut. Karena besarnya
fluks pada stator dan rotor relatif sama maka gaya yang dihasilkan juga
sama. Namun karena arah gaya yang berbeda mengakibatkan rotor tidak
berputar akibat kedua gaya yang saling menghilangkan. Hal ini juga yang
mengakibatkan motor induksi perlu diputar sedikit, agar salah satu gaya
yang dihasilkan oleh fluks lebih besar daripada yang lainnya sehingga
rotor dapat berputar.
Jenis-Jenis Motor Induksi Satu Fasa
Motor induksi satu fasa ini memiliki 4 jenis berdasarkan bagaimana motor ini diaktifkan sendiri (self-starting).-
Motor Induksi Split-Phase
Motor Jenis ini menggunakan kapasitor di
salah satu stator windingnya, dimana besarnya kapasitas dari kapasitor
sebisa mungkin dibuat kecil. Misalkan kita memiliki sumber arus 2 fasa
dan sumber ini disambungkan pada motor jenis ini, maka arus yang
mengalir pada salah satu winding akan membesar dan mengalami pergeseran
fase. Akibat 2 hal tersebut, motor akan dapat berputar karena perbedaan
fluks dari masing-masing winding. Torsi yang dihasilkan umumnya dapat
mencapai kecepatan maksimum dari motornya. Motor jenis ini sering
dipakai pada beban 200W. Peletakan kapasitor sangat berpengaruh pada
rangkaian ini karena dapat mengubah aras fluks yang dihasilkan dan
sebagai akibatnya mengubah arah putaran rotor.
-
Motor Induksi Capasitor-Start
Motor jenis ini kurang lebih sama dengan
motor induksi tipe split-phase. Perbedaannya ialah adanya switch yang
dipasang antara salah satu stator winding dan kapasitor. Kondisi dari
switch akan menjadi close saat motor mulai berputar dan menjadi open
ketika motor mulai mencapai kecepatan yang diinginkan. Umumnya belitan
pada winding yang diserikan dengan kapasitor dibuat lebih banyak untuk
mencegah panas berlebihan pada winding tersebut. Motor jenis ini dipakai
pada alat elektronik yang memakan daya tinggi seperti AC.
-
Motor Induksi Capacitor-Run
Perbedaan motor tipe ini dengan motor
sebelumnya ialah adanya kapasitor yang besar yang di-paralel dengan
switch dan kapasitor lainnya (yang kecil). Umumnya motor induksi tipe
ini bekerja pada torsi yang lebih tinggi sama seperti motor sebelumnya,
hanya saja arus yang mengaliri motor cukup kecil.
-
Motor Induksi Shaded Pole
Motor ini memiliki nama Shaded Pole
karena 1/3 dari kutub pada stator ditutup dengan tembaga untuk
menghasilkan perbedaan sudut fluks yang lebih besar. Akibat perbedaan
ini, rotor pada motor dapat berputar dengan mudah. Kedua winding pada
motor tipe ini tersambung paralel secara langsung (tanpa ada komponen
lain), namun pada salah satu winding diberikan coil tap untuk mengatur
kecepatan motor. Motor tipe ini memiliki torsi starting yang sangat
rendah sehingga sering digunakan pada alat-alat elektronik disekitar
kita, seperti kipas angin.
Mengapa Motor Induksi 1 Fasa Tidak Bisa Di–start Sendiri?
Seperti yang dijelaskan sedikit di atas,
motor induksi 1 fasa tidak bisa di-start sendiri karena fluks yang
dihasilkan dari arus pada stator dan pada rotor besarnya sama namun
berlawanan arah, sehingga total fluks yang dialami oleh rotor adalah 0.
Untuk mengatasi hal ini, motor dapat dirangkai mengikuti salah satu dari
4 rangkaian yang telah dijelaskan.
Jika artikel ini bermanfaat buat Anda, mohon untuk di Share because “Sharing is Caring”