A. Motor Listrik 3 Fasa
Motor AC 3 phase bekerja dengan
memanfaatkan perbedaan fasa sumber untuk menimbulkan gaya putar pada rotornya.
Jika pada motor AC 1 phase untuk menghasilkan beda phase diperlukan penambahan
komponen Kapasitor (baca disini), pada motor 3 phase perbedaan phase sudah
didapat langsung dari sumber seperti terlihat pada gambar arus 3 phase berikut
ini:
Pada gambar di atas, arus 3 phase memiliki perbedaan phase
60 derajat antar phasenya. Dengan perbedaan ini, maka penambahan kapasitor
tidak diperlukan.
B. Konstruksi Motor Listrik 3 Fasa
Motor induksi tiga fasa memiliki
dua komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian rotor dipisahkan dengan
bagian stator oleh celah udara yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm
sampai 4 mm. Tipe dari motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor
dibagi menjadi dua macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor
induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan
statornya dan rotor sangkar tupai (Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor
induksi dimana konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang
dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian
setiap bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam terhubung
singkat dengan batangan logam yang lain.
C. Prinsip Kerja Motor Listrik 3 Fasa
Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada kumparan
stator, akan timbul medan putar dengan kecepatan seperti rumus berikut :
Ns = 120 f/P
dimana:
Ns = Kecepatan Putar
f = Frekuensi Sumber
P = Kutub motor
Medan putar stator tersebut akan
memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada batang konduktor dari
rotor akan timbul GGL induksi. Karena batang konduktor merupakan rangkaian yang
tertutup maka GGL akan menghasilkan arus (I). Adanya arus (I) di d alam medan
magnet akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel mula yan g dihasilkan
oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan
berputar searah dengan medan putar stator. GGL induksi timbul karena terpoton
gn ya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar GGL
induksi tersebut timbul, diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan
medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr).
Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (s),
dinyatakan dengan
S= (ns- nr)/ ns
Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak
mengalir pada batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel.
Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak
serempak atau asinkron.
D. Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi (torque)
Gambar di bawah ini menunjukkan
grafik hubungan antara torque - kecepatan dengan arus pada motor induksi 3
phase:
• Motor mulai menyala ternyata terdapat arus start yang
tinggi akan tetapi torque-nya rendah.
• Saat motor mencapai 80% dari kecepatan penuh,
torque-nya mencapai titik tertinggi dan arusnya mulai
menurun.
• Pada saat motor sudah mencapai kecepatan penuh, atau
kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke nol.
E. Keuntungan dan Kerugian Motor 3 Fasa
Keuntungan motor 3 fasa :
• Konstruksi sangat kuat dan sederhana terutama bila motor
dengan rotor sangkar.
• Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi.
• Effesiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada
sikat sehingga rugi gesekan kecil.
• Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir
tidak diperlukan.
Kerugian Penggunaan Motor Induksi:
• Kecepatan tidak mudah dikontrol
• Power faktor rendah pada beban ringan
• Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus nominal
F. Pengasutan Motor Listrik 3 Fasa
Pengasutan merupakan metoda penyambungan kumparan-kumparan
dalam motor 3 phase. Ada 2 model penyambungan kumparan pada motor 3 phase:
1. Sambungan Bintang/Star/Y
2. Sambungan Segitiga/Delta
1. Sambungan Star
Sambungan bintang dibentuk dengan menghubungkan salah satu
ujung dari ketiga kumparan menjadi satu. Ujung kumparan yang digabung tersebut
menjadi titik netral, karena sifat arus 3 phase yang jika dijumlahkan ketiganya
hasilnya netral atau nol.
Nilai tegangan phase pada sambungan bintang = √3 x
tegangan antar phase
2. Sambungan Delta
Sambungan delta atau segitiga didapat dengan menghubungkan
kumparan-kumparan motor sehingga membentuk segitiga. Pada sambungan delta
tegangan kumparan = tegangan antar phase akan tetapi arus jaringan sebesar
√3 arus line.
Untuk mengubah atau
membalik polaritas tegangan RST itu biasanya digunakan rangkaian pengendali
mekanik dan magnetik yaitu rangkaian kontaktor. Dan sebagai pengaman motor
dipasang juga pelindung motor (thermal overload). Perhatikan gambar diagram utama/daya
forward reverse berikut ini.
Gambar diatas
menunjukkan bahwa motor akan berputar ke kanan(forward), jika K1 bekerja. Saat
kontaktor 1 bekerja, tegangan RST akan masuk ke motor secara berurutan. Dan
gambar diatas juga menjelaskan kalau motor akan berputar ke kiri(reverse), jika
K2(kontaktor 2) bekerja. Saat K2 bekerja maka polaritas tegangan RST yang masuk
kemotor akan dibalik menjadi TSR.(lihat gambar diatas).dan yang terjadi adalah
motor akan berputar ke kiri.
Untuk mengatur atau
mengendalikan kedua kontaktor tersebut diperlukan rangkaian kontrol forward
reverse. Dan dibawah ini adalah diagram rangkaian kontrol forward reverse.
Perhatikan gambar berikut, dan pahami bagaimana cara kerjanya.
Tegangan kerja koil
kontaktor pada gambar rangkaian kontrol diatas adalah 220VAC. Sehingga gambar
diatas mendapatkan catu daya fasa(R) dan nol(N). Namun biasanya juga digunakan
kontaktor dengan koil kerja 380VAC, jadi harus diberi catu daya dengan tegangan
line(fasa-fasa). Tegangan line disini berarti R-S,R-T atau S-T. Pemberian
tegangan ini sebenarnya tergantung dari koil kontaktornya karena bisa juga
tegangan kerja koil itu 100V,200V dan sebagainya. Pada gambar diatas terlihat
bahwa arus listrik akan mengalir dan mengaktifkan K1 jika tombol ON1 ditekan.
Meskipun ON1 dilepas K1 akan tetap aktif, hal ini dikarenakan ada interlock
dari kontak bantu NO(K1) yang dipasang pararel dengan ON1. Sehingga arus
listrik tetap mengalir ke koil kontaktor lewat kontak bantu NO(K1) tersebut.
Saat K1 aktif hal ini berarti motor berputar ke kanan(forward). Dari gambar
diatas juga terlihat adanya kontak bantu NC(K1) yang dipasang secara seri
dengan koil K2, dan sebaliknya kontak bantu NC(K2) yang dipasang seri denga
koil K1. Kontak bantu NC disini berfungsi sebagai interlock pengaman. Misalnya,
jika ON1 ditekan dan K1 aktif (motor berputar forward), meskipun ON2 ditekan
maka arus listrik tidak akan mengalir ke koil K2, karena NC(K1) tersebut telah
membuka. Dan untuk membalik putaran(reverse), maka harus ditekan tombol OFF
terlebih dahulu, sehingga K1 off dan tombol ON2 sekarang bisa ditekan untuk
mengaktifkan koil K2. Sehingga motor bisa berputar ke kiri(reverse). Begitu
juga untuk mengembalikan putaran motor ke forward.