Motor Kapasitor Start

MOTOR INDUKSI

Motor induksi satu fasa sering disebut dengan motor asinkron atau motor tak

serempak, karena putaran medan stator tidak sama dengan putaran medan rotor.

Putaran sinkron stator (ns) selalu mendahului atau lebih cepat dari putaran medan

rotor (nr). Putaran medan stator dihasilkan karena adanya medan putar (fluks yang

berputar) yang dihasilkan oleh kumparan stator atau rotor dari motor. Medan putar

akan terjadi bila kumparan stator atau rotor dialiri arus listrik dengan fase

banyak, misalnya dua fasa, tiga fasa dan sebagainya.

Motor induksi satu fasa bila dihubungkan dengan sumber tegangan bolak balik

tidak akan menghasilkan medan putar pada kumparan statornya, tetapi malah

medan pulsasilah yang akan terjadi. Medan pulsasi adalah suatu medan yang punya

dua besaran yang sama besar, tetapi berlawanan arah dengan

kecepatan sudut yang sama pula. Kedua

komponen tersebut akan bergerak berlawanan arah dan dengan kecepatan sudut

yang sama, sehingga kedudukannya terhadap ruang seolah‐olah tetap (diam).

Kedua komponen ini tentunya akan menghasilkan kopel yang sama besar dan

berlawanan arah pula. Pada dasarnya, kopel yang dihasilkan mempunyai

kemampuan untuk menggerakkan motor dengan arah maju atau mundur, akan

tetapi dalam gerak mulanya kemampuan gerak maju dan gerak mundur sama besar

oleh sebab itu motor akan tetap diam. Apabila dengan suatu bantuan gerak mula yang

diberikan pada arah maju atau arah mundur, maka motor akan berputar sesuai

dengan arah gerak yang diberikan. Oleh karena ada penambahan kumparan bantu

pada belitan di stator.

Konstruksi

Motor kapasitor start terdiri dari stator, rotor, dan kapasitor start.

a) Rotor

Rotor merupakan bagian yang bergerak dari motor induksi. Rotor ini yang

merupakan poros yang digunakan untuk menanggung beban. Motor induksi 1

fasa kapasitor start hanya menggunakan rotor sangkar (Squirrel cage).

Gambar 1. Rotor Sangkar Tupai

Konstruksi rotor sangkar berbentuk silinder sangat. Inti rotor dilengkapi dengan

beberapa alur (slot) dan dalam alur tersebut ditempatkan batang tembaga atau

aluminium dengan penampang yang besar dan tidak berisolasi. Ujung batang

tersebut dihubung singkatkan oleh cincin dengan bahan yang sama sehingga

merupakan suatu kurungan (ends ring). Bentuk susunan batang penghantar dalam

alur rotor tersebut dibedakan atas dua macam, yakni alur lurus (direct bars) dan

alur miring (skewed bars). Namun yang banyak digunakan adalah susunan alur

miring, karena mempunyai pengaruh dan kebaikan sebagai berikut.

a. Tidak bising disaat motor beroperasi

b. Dapat memberikan kopel yang merata pada berbagai posisi rotor

c. Dapat memperbesar perbandingan transformasi efektif antara rotor dan stator

motor

d. Batang lebih panjang, sehingga gaya gerak listrik (ggl) rotor

bertambah besar

e. Impedansi motor besar pada slip tertentu

f. Slip kecil pada kopel tertentu

b) Stator.

Stator merupakan bagian diam didalam motor yang digunakan untuk

membentuk medan magnet. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots

untuk membawa belitan. Stator terdiri dari : badan motor, inti stator, belitan

stator, bearing, dan terminal box.

Gambar 3. Konstruksi stator

Gambar 5. Bentangan kumparan stator

Gambar 6. Kutub stator menonjol (Salient pole)

Gambar 7. Kutub stator tidak menonjol (non‐salient pole)

Pada motor satu fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama dan belitan

fasa bantu. Belitan utama menggunakan penampang kawat tembaga lebih besar

sehingga memiliki impedansi lebih kecil. Sedangkan belitan bantu dibuat dari

tembaga berpenampang kecil dan jumlah belitannya lebih banyak, sehingga

impedansinya lebih besar dibanding impedansi belitan utama. Konstruksi motor

induksi lebih sederhana dibandingkan dengan motor DC, dikarenakan tidak ada

komutator dan tidak ada sikat arang. Sehingga pemeliharaan motor induksi hanya

bagian mekanik saja, dan konstruksinya yang sederhana motor induksi sangat

handal dan jarang sekali rusak secara elektrik. Bagian motor induksi yang perlu

dipelihara rutin adah pelumasan bearing, dan pemeriksaan kekencangan baut-baut

kabel pada terminal box karena kendor atau bahkan lepas akibat pengaruh getaran

secara terus-menerus.

Prinsip Kerja

Saat belitan utama dan belitan bantu dihubungkan ke sumber tegangan maka arus mengalir

ke belitan utama dan bantu dengan berbeda fase. Perbedaan fase antara kedua arus (arus

pada belitan utama dan arus pada belitan bantu) diperoleh melalui sebuah kapasitor yang

dipasang seri dengan belitan bantu sehingga arus pada belitan bantu mendahului (leading

900) terhadap arus pada belitan utama.

Kondisi tersebut menyebabkan terbentuk medan magnet putar / fluks. Medan magnet putar ini

memotong batang-batang konduktor dari belitan rotor yang menyebabkan pada ujung-ujung

belitan rotor timbul gaya geral listrik (ggl). Karena belitan rotor merupakan rangkaian tertutup

sehingga menghasilkan arus pada rotor. Penghantar (kumparan) rotor yang dialiri arus ini

berada dalam garis gaya fluks yang berasal dari kumparan stator sehingga kumparan rotor

akan mengalami gaya Lorentz yang menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor

sesuai dengan arah pergerakan medan induksi stator. sehingga timbul momen putar yang

menyebabkan rotor berputar.

F = B . I. L

B = Kerapatan medan magnet

I = Arus

L = Panjang penghantar

Motor kapasitor start hanya memiliki 1 kapasitor, yaitu kapasitor start (Cs) digunakan untuk

starting saja. Saklar sentrifugal akan bekerja memutuskan arus pada kapasitor start dan belitan

bantu secara otomatis jika putaran motor mencapai 70 –80 % dari kecepatan nominal. Belitan

bantu hanya digunakan saat starting pula untuk meningkatkan torsi starting.

Pada awalnya, Belitan bantu Z1-Z2 pertama dialiri arus Ibantu menghasilkan fluks magnet Φ tegak

lurus.

Beberapa saat kemudian belitan utama U1- U2 dialiri arus utama Iutama yang bernilai positip.

Hasilnya adalah medan magnet yang bergeser sebesar 45° dengan arah berlawanan jarum

jam. Kejadian ini berlangsung terus sampai satu siklus sinusoida, sehingga menghasilkan

medan magnet yang berputar pada belitan statornya.

Karakterisitik

Kapasitor dipakai untuk membuat beda fasa antara arus kumparan utama dan kumparan

bantu, disamping itu juga berfungsi untuk memperbaiki kopel dengan mengurangi arus

mula (arus

start). Beda fasa kumparan utama dan kumparan bantu sebesar 900 listrik. Kopel

mula yang dihasilkan jauh lebih besar, 250% ‐ 450% dari kopel beban penuh.

Penurunan torsi terjadi karena yang bekerja hanya kumparan utama, akibatnya

saklar sentrifugal melepas pada saat kecepatan mencapai 75% sehingga

kecepatan mengalami sinkronisasi dimana T = 0, karena ns = nr, yang seolah olah

mesin menjadi mati.

Perbandingan Motor kapasitor start dengan motor lain.

Parameter perbandingan ini ditinjau dari segi :

1. Efisiensi

Menurut tabel diatas dapat dilihat bahwa ternyata motor kapasitor memiliki efisiensi yang

paling baik daripada motor induksi 1 fasa lainnya. Hal ini juga dibuktikan grafik efisiensi

diatas. Pada saat daya output nominal yang sama antar motor, ternyata motor kapasitor

memiliki efisiensi yang paling baik daripada motor induksi 1 fasa lainnya. Efisiensi motor

kapasitor hanya kalah dengan motor sinkron 3 fasa dan motor induksi 3 fasa.

2. Power factor

Meskipun ada penambahan kapasitor pada motor ini ternyata tidak berpengaruh

terhadap cos θ saat starting yang bagus. Menurut grafik power factor diatas, ternyata

motor kapasitor start memiliki power factor paling kecil saat start daripada motor

lainnya. Namun saat daya output nominal motor, power factor motor kapasitor lebih baik

daripada motor shaded pole. Kapasitor pada motor kapasitor hanya digunakan untuk

membentuk perbedaan fasa 900 antara arus belitan utama dengan arus belitan bantu

dan digunakan untuk menaikkan torsi starting.

3. Kecepatan Motor

Menurut grafik diatas dapat dilihat bahwa ternyata motor kapasitor memiliki kecepatan

yang relative konstan terhadap besarnya P out daripada motor induksi 1 fasa lainnya.

Pada saat daya output nominal yang sama antar motor, ternyata motor kapasitor

memiliki kecepatan yang paling baik daripada motor induksi 1 fasa lainnya, kecuali

motor sinkron.