## DESAIN PROTOTIPE MOTOR INDUKSI 3 FASA
Jumanto, Hasyim Asy’ari, Agus Supardi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura 57102 Telp 0271 717417
Email: jumnyunk@gmail.com

## ABSTRAKSI
Hampir di setiap rumah tangga dan industri menggunakan mesin listrik untuk mempermudah pekerjaan. Jenis mesin listrik yang umum digunakan adalah motor induksi. Hal ini disebabkan karena jenis motor induksi mempunyai kelebihan-kelebihan dibandingkan dengan jenis motor lainnya, antara lain karena konstruksinya sederhana dan harganya yang relative murah serta lebih ringan. Penelitian ini bertujuan membuat prototipe motor induksi 3 fasa dan mengetahui karakteristik hasil output RPM dari motor induksi tersebut.
Desain prototipe motor induksi 3 fasa pada bagian statornya memanfaatkan bahan-bahan seperti koker sebanyak 6 buah dengan ukuran 6 cm x 4,2 cm, inti besi atau current berbentuk E sebanyak 168 buah dengan ukuran 6,6 cm x 4,4 cm dan current berbentuk I sebanyak 174 buah dengan ukuran 6,6 cm, untuk kumparannya menggunakan kawat email berdiameter 0,3 mm dengan jumlah 2200 lilitan. Pada bagian rotornya memanfaatkan kaleng bekas diberi belitan mengelilingi sisi-sisi kaleng. Pengujian motor induksi 3 fasa pada saat kaleng diberi belitan dan kaleng tanpa belitan. Pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait tegangan input, arus dan RPM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada saat tegangan input 50 volt rotor belum dapat berputar. Namun pada saat tegangan input 75 volt sampai 200 volt rotor dapat berputar secara perlahan sesuai tegangan yang dimasukkan, kecepatan putar rotor tersebut mencapai 290,3 RPM. Sedangkan pada saat rotor tanpa diberi belitan penelitian menunjukkan bahwa pada saat tegangan input 50 volt sampai 125 volt rotor belum dapat berputar, kemudian pada saat tegangan input 150 volt sampai 200 volt rotor dapat berputar namun sangat pelan hanya mencapai kecepatan putar maksimal 64,4 RPM. Hal ini disebabkan pada saat rotor tanpa diberi belitan, karena rotor tidak dapat menangkap medan magnet yang dikeluarkan oleh stator sehingga kumparan rotor tidak dapat mengalami gaya Lorentz yang menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai arah pergerakan medan induksi stator.
Kata kunci: prototipe motor induksi, motor induksi 3 fasa, RPM,  motor listrik, rotor.

## 1. PENDAHULUAN
Hampir  disetiap  rumah  tangga  dan industri  terdapat  mesin  listrik  yang  sering dikenal  sebagai  motor  induksi,  pada  rumah tangga  lebih  dari  75%  terlah  menggunakan atau  memanfaatkan  pompa  air,  mesin  pompa ini  termasuk  motor  induksi,  contoh  peralatan lain  yang  sudah  banyak  dimanfaatkan  oleh masyarakat adalah, Fan, hair dryer, sedangkan untuk  kegiatan  industri  motor  induksi  banyak sekali ditemukan untuk menggerakkan peralatan  produksi,  misalkan  pada    industry terxtile  motor  industry  digunakan  untuk peralatan di bagian spinning, proses pengolahan limbah.
Mempelajari  perilaku  dari  suatu  motor yang  akan  digunakan  untuk  menggerakkan mesin atau peralatan industri, maka salah satu masalah  yang  harus  diperhitungkan  adalah menentukan apakah karakteristik torsi kecepatan  dari  motor  tersebut  sesuai  dengan
persyaratan  yang dibutuhkan oleh beban yang digerakkan.
Terlepas  dari  pertimbangan  karakteristik listrik mesin penggerak ini, maka terdapat tiga parameter mekanisme yang sangat dipertimbangkan  oleh  pengguna,  yaitu; kecepatan  putaran,  torsi  yang  dihasilkan  dan daya  output  mekanismenya.  Besaran-besaran ini  relative  sulit  ditentukan,  sehingga  terlebih dahulu  perlu  peninjauan  kembali  sejumlah metode  pengukuran  yang  umum  digunakan untuk  mengetahui  dan  mempelajari  besaran- besaran tersebut.
Jenis motor listrik yang umum digunakan sebagai motor penggerak mesin atau peralatan dalam industri, maka motor induksi merupakan jenis motor listrik yang sangat luas penggunaanya. Hal ini disebabkan karena jenis motor  ini  mempunyai  kelebihan-kelebihan dibandingkan  dengan  jenis  motor  lainnya, antara  lain  karena  konstruksinya  sederhana, lebih reliable dan  yang  lebih  penting  lagi
adalah  harganya  yang  relative  murah  serta lebih ringan.
Transformator  adalah  suatu  alat  listrik yang  dapat  memindahkan  dan  mengubah energi  listrik  dari  satu  atau  lebih  rangkaian listrik  ke  rangkaian  listrik  yang  lain,  melalui suatu  gandengan  magnet  dan berdasarkan prinsip  induksi-elektromagnet.  Transformator digunakan  secara  luas,  baik  dalam  bidang tenaga listrik maupun elektronika.
2. METODE PENELITIAN
2.1 Bahan dan Peralatan yang digunakan Proses  pembuatan  prototype  motor induksi  ini  terdiri  dari  beberapa  komponen, yaitu.
a. Current  berbentuk  E  sebanyak  168  buah dengan  spesifikasi  6,6  cm  x  4,4  cm  dan current  berbentuk  I  sebanyak  174  buah dengan spesifikasi 6,6 cm x 1 cm.
b. Koker sebanyak 6 buah dengan
spesifikasi 6 cm x 4,2 cm.
c. Kawat  email 0,3  mm  dengan 2200 lilitan 1 buah kumpran.
d. Kertas  minyak,  solasi  dan  baut  besi  12 buah.
e. Kawat  email 0,3  mm  dengan 2200 lilitan 1 buah kumpran.
f. Kaleng  untuk  pengganti  rotornya  dan  as penggerak.
g. MCB 16 Ampere.
h. Multimeter  digital  untuk  mengukur tegangan dan arus.
i. Tachometer  untuk  mengukur  kecepatan putaran motor.
j. Autotrafo voltage regulator 3  fasa  untuk mengatur tegangan.
k. Tang dan obeng.
2.2 Tahap Pengolahan Data Analisis  pengolahan  data  prototipe  motor induksi  3  fasa,  langkah-langkah  yang  akan dilakukan sebagai berikut :
a. Merancang  lilitan  kumparan  pada  koker dan merancang prototipe.
b. Merangkai  rangka  prototipe  motor induksi.
c. Melilit  dan  memasang  lilitan  kumparan pada koker.
d. Merangkai prototipe motor induksi.
e. Pengujian  prototype  motor  induksi dengan  menyambungkannya  ke  sumber listrik.
f. Pengukuran tegangan input, arus dan hasil output RPM  dan  menganalisis  hasil pengukuran.
g. Membuat kesimpulan.
2.3 Diagram Alir Penelitian
Penelitian  diawali  dengan  merancang prototipe motor induksi, merakit koker, kawat email  untuk  dijadikan  sebuah  prototipe  motor induksi  3  fasa.  Setelah  didapatkan  prototipe tersebut  dilanjutkan  pengujian.  Secara  detail diagram  alir  penelitian  ditunjukkan  pada gambar 1.
Mulai Tidak Ya Analisa Selesai Pengukuran Tegangan Input, dan Putaran Rotor (RPM) Perbaikan Rangkaian Desain Prototipe Motor Induksi, Menentukan koker, kawat email, Inti Besi Bentuk E Merakit Semua Material menjadi Prototipe Motor Induksi Rotor Motor Induksi Bisa Berputar?
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## 3. HASIL DAN ANALISA
Penelitian yang dilakukan adalah
membuat  prototipe  motor  induksi  3  fasa  yang memanfaatkan bahan-bahan trafo seperti koker sebagai  rumah  kumparan,  current  sebagai  inti besi  untuk  menghasilkan  magnet  karena adanya  kumparan  yang  dialiri  listrik,  kawat email dan memanfaatkan kaleng bekas sebagai rotornya.  Data  penelitian  berikut  berdasarkan pada  hasil  pengujian  prototipe  motor  induksi menggunakan sumber listrik PLN 3 fasa yang diatur  tegangannya  menggunakan autotrafo voltage regulator 3 fasa, kemudian pengukuran  meliputi  tegangan input ,  arus  dan kecepatan putaran rotor motor induksi (RPM).
Hasil  pengujian  ditunjukkan  pada  tabel  1 dan 2 Tabel  1.  Pengujian  pada  saat  kaleng  sebagai rotor diberi belitan yang membentuk rangkaian
tertutup No  Tegangan (V) Arus (Ampere) RPM 1 50 0,38 - 2 75 0,57 58,4 3 100 0,8 70,1 4 125 0,95 130 5 150 1,15 202,9 6 175 1,36 240,1 7 200 1,58 290,3 Tabel 2. Pengukuran tegangan input , arus dan RPM No  Tegangan (V) Arus (Ampere) RPM 1 50 0,38 - 2 75 0,57 - 3 100 0,8 - 4 125 0,95 - 5 150 1,15 23,4 6 175 1,36 38,9 7 200 1,58 64,4
Gambar 2. Hubungan Tegangan Input terhadap Kecepatan Putar Rotor yang Ditambah
Rangkaian Terturup
Gambar 3. Hubungan Tegangan Input terhadap Kecepatan Putar Rotor tampa Penambahan Rangkaian Terturup Pada gambar 2 menunjukkan bahwa pada posisi  tegangan  50  volt  belum  menunjukan indikasi  rotor  kaleng  berputar  atau  tidak berputar,  ini  dikarenakan  medan  magnet  yang dihasilkan  belum  mampu  menggerakkan  rotor tersebut.  Posisi  tegangan  dinaikan  hingga  75 volt  dan  arus  juga  naik  hingga  0,57  A  maka rotor  kaleng  berputar  pelan  dengan  kecepatan putar  58,4  Rpm.  Tegangan  kemudian  kembali dinaikkan  hingga  100  volt,  arus  kembali  naik hingga 0,80 A secara otomatis  mempengaruhi kecepatan  rotor  kaleng  hingga  70,1  Rpm. Selisih  putaran  rotornya  dari  tegangan sebelumnya  hanya  11,7  Rpm.  Pada  tegangan 125  volt  dengan  arus  0,95  A  putaran  rotor kaleng  130  Rpm.  Selisih  dari  tegangan sebelumnya lumayan tinggi hingga 59,9 Rpm. Memasuki tegangan 150 volt dan arus 1,15 A kemudian  puturan  rotornya  202,9  Rpm. Selisihnya  menurun  sedikit  dari  sebelumnya menjadi  72,9  Rpm.  Tegangan  lebih  besar  lagi
diposisi  175  volt  dan  arus  1,36  A  berlanjut puturan  ikut  naik  sebesar  240,1  Rpm. Putarannya  terlihat  naik  tetapi  selisih  dari sebelumnya  menjadi  37,2  Rpm  saja.  Pada tegangan  200  volt  arus  1,58  A  putaran  rotor kembali  naik  hingga  290,3  Rpm.  Ketika ditegangan  200  volt  kembali  naik  tetapi selisihnya hanya 50,2 Rpm.
Berdasarkan  gambar  2  sesuai  percobaan, tegangan  yang  semakin  tinggi  mempengaruhi kecepatan  putar  rotornya.  Tetapi  dipercobaan ini  pada  saat  tegangan  dinaikkan  lebih  tinggi lagi  kumparan  menjadi  panas  dan  jika  terlalu lama  pemakaian  atau  terlalu  lama  dalam menyala juga mempengaruhi tahanan kumparan tersebut. Pada saat kumparan mulai panas  dikarenakan  kurang  banyaknya  jumlah lilitan tersebut. Kemudian rotor tidak berputar dengan  cepat  sesuai  perhitungan  dikarenakan rotornya  menggunakan  kaleng,  meskipun sudah  dimodifikasi  dengan  adanya  belitan dikeliling kaleng tersebut.
Pada gambar 3 menunjukkan bahwa pada posisi tegangan 50 volt sampai 125 volt kaleng tidak  dapat  berputar,  karena  sisi-sisi  kaleng yang  sama  sehingga  tarikkan  magnet  dari stator  tidak  mampu  memutarkan  kaleng. Kaleng  terbsebut  terkesan  bingung  akan memutar  ke  arah  kanan  atau  ke  arah  kiri. Hanya  bergerak  ke  kanan  dan  ke  kiri  terus menerus. Pada tegangan 150 volt kaleng dapat berputar  sangat  pelan  dan  awal  ketika  hendak berputar  sangat  terasa  berat  dan  RPM  hanya 23,4  RPM.  Tegangan  di  posisi  175  volt kecepatan putar bertambah tetapi masih sangat pelan  hanya  38,9  RPM.  Pada  Tegangan  200 volt kecepatan putar mencapai 64,4 RPM. Hali ini  disebabkan  sisi-sisi  kaleng  sama  rata sehingga  tarikkan  magnet  sama  kuat  dan putaran tidak maksimal.
Kaleng  dengan  modifikasi  dapat  berputar maksimal  karena  adanya  belitan  yang melingkari  kaleng  tersebut.  Kaleng  dapat menyimpan induksi dari stator yang mengahasilkan induksi. Kaleng dengan adanya belitan  yang  melingkar  bisa  berfungsi  juga untuk  memutus  dan  menyambungkan    tarikan magnet  sehingga  kaleng  berputar  sesuai dengan tarikkan magnet.
Sedangkan  kaleng  tanpa  modifikasi sebenarnya  dapat  berputar  tetapi  sangat  berat, hal  ini  disebabkan  sisi-sisi  kaleng  tersebut sama  rata  sehingga  tarikkan  magnet  juga sama-sama  kuat,  sehingga  kaleng  hanya berputar  ditegangan  tinggi  dan  tidak  berputar ditegangan  rendah.  Kaleng  tersebut  hanya berputar  ke  kanan  dan  ke  kiri  seolah  bingung kaleng akan berputar ke arah kanan atau kiri.
3.1 Perbandingan  Kecepatan  Putar  Motor Dengan Hitung Rumus.
a. Kecepatan medan putar (Ns).
...................  (1)
b. Perbedaan kecepatan antara Nr (kecepatan  medan  putar)  dan  Ns (kecepatan  medan  putar  stator)  atau yang  sering  disebut  Slip  (S)  ketika tegangan 200 V.
...............  (2)
Persamaan  slip  dapat  pula  dalam bentuk persen:
....... (3)
Hasil  perhitungan  slip  dapat  dilihat  pada tabel 3. dari tegangan 50 volt sampai 200 volt.
Tabel 3. Slip Motor Induksi Pada Saat Rotor diberi Rangkaian Tertutup No Tegangan Input (V) Slip (%) 1 50 100 2 75 94,16 3 100 92,9 4 125 87 5 150 79,7 6 175 75,9 7 200 70,9
Gambar 4. Hubungan Antara Tegangan Input dan Slip Berdasarkan  perhitungan  slip  antar tegangan,  tegangan  50  volt  paling  besar  ini dikarenakan  kaleng  tidak  berputar  sehingga slip  100  %.  Pada  saat  tegangan  75  volt  slip masih  besar  hingga  94,16  %  dikarenakan kecepatan  putar  hanya  32,4  RPM.  Tegangan 100  volt  slip  menurun  tetapi  masih  besar hingga  92,9  %.  Tegangan  dinaikkan  kembali hingga 125 volt, slip juga masih terlihat besar 87  %.  Tegangan  150  volt  slip  motor  kembali menurun  hingga  79,7  %.  Memasuki  tegangan 175  volt  menimbulkan  slip  75,9  %.  Terakhir ditegangan 200 volt menimbulkan slip 70,9 %, menurun  dan  paling  kecil  dari  tegangan  yang lainnya tetapi slip ini masih terlihat besar. Hal ini  disebabkan  kecepatan  putar  kaleng  tidak sampai  setengah  dari  kecepatan  medan  putar yang  sudah  dihitung  mencapai  1000  RPM.
Slip  terjadi  kareana  adanya  perbedaan  antara kecepatan  medan  putar  ( synchronous speed ) dan kecepatan rotor ( rotor speed ). 4. KESIMPULAN
Berdasarkan pengujian dan analisis desain prototipe  motor  induksi  3  fasa  dengan pemanfaatkan bahan-bahan trafo sebagai stator dan  kaleng  sebagai  rotor  dapat  ditarik kesimpulan bahwa :
1. Hasil pengujian kaleng modifikasi menunjukkan bahwa pada saat tegangan 50 volt  rotor  belum  dapat  berputar.  Tegangan dinaikkan  ke  75  volt  secara  berturut-turut hingga  tegangan  200  volt  dapat  mencapai keceptan putar maksimal 290,3 RPM.
2. Sedangkan pengujian kaleng tanpa
modifikasi  atau  tanpa  belitan,  pada  saat tegangan  50  volt  secara  berturut-turut sampai teganga 125 volt rotor belum dapat berputar.  Pada  saat  tegangan  dinaikkan hingga  150  volt  sampai  200  volt  dapat mencapai  kecepatan  putar  maksimal  hanya 64,4 RPM.
3. Berdasarkan  analisis,  ketika  kaleng  diberi belitan  dapat  menginduksi  tegangan  dari stator  tersebut,  namun  pada  saat  kaleng tanpa  belitan  atau  tanpa  modifikasi  tidak dapat menginduksi secara maksimal, karena sisi-sisi  kaleng  sama  rata  sehingga  tarikan magnet sama kuat membuat kaleng berputar antara ke kanan atau ke kiri.

## 5.  DAFTAR PUSTAKA
Anonim.  2012. Teori Dasar Motor Induksi .http://www.teknikelektro.co m/teori-dasar/teori-dasar-motor- induksi/.  Diakses  pada  tanggal  15 januari 2014.
Anonim.  2013. Teori Motor Induksi . http://www.slideshare.net/NemoGala u/teori-motorinduksi.  Diakses  pada tanggal 15 januari 2014.
Efendy, Machmud. 2009. Rancang Bangun Motor Induksi Sebagai Generator (MISG) Pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro . Universitas Muhammadiyah Malang.
Gunawan,  Hanapi.  1993. Mesin dan Rangkaian Listrik . Jakarta :
Erlangga.
Sarjan,  Muhammad.  2011. Perbandingan Karakteristik Motor Induksi Belitan
Gelung Dengan Belitan Spiral . Universitas Tadulako.
Sumanto. 1993. Motor Listrik Arus Bolak- balik . Yogyakarta : Andi Offset.
Yunus,  Yadi.  Suyamto.  2008. Rancang Bangun Alat Pengatur Kecepatan Motor Induksi Dengan Cara Mengatur Frekuensi . Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN.