## EFISIENSI MOTOR INDUKSI JENIS SHADED POLE SEBAGAI PENGGERAK BLOWER
M. Saleh Al Amin 1 , Emidiana 2
Program Studi Teknik Elektro Universitas PGRI Palembang email : 1 salehamin@univpgri-palembang.ac.id , 2 emidiana@univpgri-palembang.ac.id ,
Abstrak--Motor induksi jenis kutub terbelah (shaded pole) paling banyak digunakan untuk penggunaan sehari- hari,  yaitu  untuk  kebutuhan  dengan  daya  rendah,  seperti  :  penggerak  kipas  angin  atau  blower.  Tetapi  dalam penggunannya,  motor  tersebut  cepat  mengalami  penurunan  kecepatan  dan  suaranya  semakin  keras.  Hal  ini disebabkan  karena  tingginya  nilai  rugi-rugi  pada  motor  tersebut,  yang  berakibat  rendahnya  niali  efisiennya, yaitu 59,1%. Rugi-rugi yang tinggi menyebabkan motor menjadi panas, sehingga kecepatannya menurun dan suaranya semakin bising. Pada motor induksi jenis shaded pole, inti besinya sangat dominant, dapat mencapai 60%  dari  total  material  motor.  Hal  ini  akan  membuat  jalur  lintasan  medan  magnetnya  panjang,  yang  dapat mengakibatkan  rendahnya  efisiensi  motor.  Untuk  mengatasi  efisiensi  yang  rendah  tersebut,  maka  sebaiknya dimensi kawat kumparan motor diperbesar untuk menurunkan impedansi motor.
Kata kunci : motor induksi, efisiensi, shaded pole
Abstract--Shaded pole induction motors are most widely used for everyday use, for low-power equipment, such as: fan or blower drive. But in use, the motor quickly decreases its speed and the sound gets louder. This is due to the high value of the losses on the motor, which results in a low value of efficiency, 59.1%. High losses cause the motor to heat up, so that the speed decreases and the sound becomes even more noisy. In the shaded pole induction motor, the iron core is very dominant, it can reach 60% of the total motor material. This will make the magnetic field path long, which can result in lower motor efficiency. To resolve this low efficiency, it is better if the motor coil wire dimensions are enlarged to reduce the motor impedance.
Key words: induction motor, efficiency, shaded pole

## PENDAHULUAN
Dalam pengoperasiannya motor penggerak kipas angin atau blower sering mengalami gangguan, seperti penurunan putaran saat beberapa lama beroperasi, sehingga akan mengurangi kinerja dari kipas angin  atau  blower.  Penurunan  putaran  tersebut  disertai  dengan  suara  yang  semakin  kasar,  karena terjadinya  vibrasi  yang  naik  pada  motor,  dan  temperatur  motor  semakin  naik.  Dengan  demikian  perlu untuk dilakukan pengamatan dan perhitungan untuk mengetahui penyebab penurunan putaran tersebut. Motor penggerak  kipas angin atau  blower tersebut merupakan motor induksi jenis shaded pole atau  kumparan  terpisah,  dimana  prinsip  kerjanya  merupakan  kombinasi  antara  motor  induksi  dan transformator.
Pada  penelitian  ini  akan  dihitung  effisiensi  motor  induksi  jenis  shaded  pole  dengan  daya150 Watt.

## TINJAUAN PUSTAKA
Dalam  kehidupan  sehari-hari,  motor  induksi  banyak  digunakan  karena  mudah  dalam pengoperasian dan murah harganya. Motor induksi biasanya digunakan sebagai penggerak alat  dengan daya rendah dan kecepatan yang relatif konstan. Hal ini disebabkan, konstruksinya yang sederhana dan kecepatannya  yang  mendekati  konstan.    Penggunannya  dalam  kehidupan  sehari-hari  antara  lain  : sebagai penggerak kipas angin, pompa air, dll.[1]
Mesin  induksi  1  fasa  secara  umum  konstruksinya  sama  dengan  mesin  induksi  3  fasa,  yang membedakannya  adalah  kumparan  stator  nya  berupa  belitan  satu  fasa,  selain  itu  motor  induksi  1  fasa mempunyai  suatu  sakelar sentrifugal  untuk  start,  karena  fluks  yang  dihasilkan  kumparan  stator  1 fasa bukan medan putar, melainkan medan bolak-balik[2]
Prinsip kerja motor induksi sama dengan prinsip kerja transformator, yaitu : berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, oleh karena itu, motor induksi dapat dianggap sebagai trafo dengan kumparan sekunder yang berputar[3]
Motor  induksi  1-fasa  merupakan  motor  listrik  arus  bolak  balik  yang  bekerja  dengan  prinsip  : induksi medan magnet dari kumparan stator ke kumparan rotor. Motor induksi ini biasanya mempunyai 2 buah kumparan yang disebut dengan kumparan utama dan kumparan bantu.[4]

## Motor Kutub Bayangan (Shaded Pole)
Motor  induksi  jenis  Shaded  Pole  merupakan  salah  satu  jenis  motor  induksi  yang  kutubnya terbentuk  dari  sebuah  inti  besi  yang  dipisahkan  dengan  membuat  potongan  lekukan  pada  inti  besi tersebut, sehingga membentuk fasa yang terbelah, dan diberi kumparan yang terhubung singkat berupa cincin.  Kumparan  motor  induksi  jenis  ini  berupa  kumparan  yang  sama  dengan  kumparan  pada transformator.
Motor kutub bayangan ( Shaded pole ) ini menggunakan kutup magnet stator yang dibelah dan diberi  cincin  pada  bagian  kutup  yang  kecil  yang  disebut  kutup  bayangan,  dan  sisi  kutup  yang  besar disebut kutub pokok ( Un shaded pole ) dengan rotor yang biasa digunakan adalah rotor sangkar tupai. Motor  kutub  bayangan  ini  biasanya  diterapkan  untuk  kapasitas  yang  kecil  dan  sering  dijumpai  pada motor-motor kipas angin yang kecil[5]. Motor 1 fasa yang paling banyak digunakan adalah motor jenis shaded pole (Phase belah/split phase), yang menggunakan sumber listrik arus tukar[6]
Pengertian  dasar  dari  shaded  pole  adalah  kutub  terbelah.  Pembelahan  kutub  ini  dimaksudkan untuk membentuk terjadinya medan putar sebagai pemicu start awal dari motor induksi.  Motor shaded pole ini dilukiskan pada gambar berikut :
(a)                                               (b)
Gambar 1.    Bentuk fisik Motor shaded pole. (a) Bentuk lengkap. (b) Bentuk stator.
Prinsip kerja motor shaded pole.
Gambar 2. Bentuk kutub dan kumparan motor shaded pole. Gambar 3. Arah medan magnet dan arah putaran
Motor shaded pole bekerja berdasarkan induksi elektromagnet, dimana fluksi magnet dihasilkan pada inti stator, dari induksi kumparan pada inti stator tersebut.
1.  Bila  kumparan  (seperti  kumparan  transformator)  dari  motor  shaded  pole  dimasukkan  ke  sumber tegangan  bolak-balik  satu  fasa,  maka  akan  mengalir  arus  pada  kumparan  tersebut,  hingga  akan berlaku hukum Biot-Savart, yaitu akan menghasilkan medan magnet induksi pada inti besi.
2.  Fluksi  pada  inti  besi  tersebut  akan  mengalir  di  seluruh  inti  dan  pada  kutub  utama  akan  mengalir dari Utara ke Selatan dengan memotong inti rotor.
3.  Pada  kutub  shaded  diberi  cincin  konduktor  yang  berfungsi  untuk  membentuk  perlambatan  fluksi pada  inti  tersebut,  seolah-olah  akan  terjadi  beda  fasa  antara  kutub  utama  dan  kutub  shaded, sehingga akan terbentuk medan putar.
4.  Fluksi akan berputar dari kutub utama ke kutub shaded dengan sudut lancip, hingga antara Kutub Utara dan selatan akan terbentuk kutub bantu yang secara vektoris dilukiskan sebagai berikut :
Utara
Selatan Kutub Bantu K u tu b U ta m a
Gambar 4.   Vektor kutub utama dan kutub bantu.
5.  Dengan  adanya  kutub  bantu  tersebut  maka  akan  terbentuk  medan  putar  antara  kutub  utama  dan kutub  bantu  yang  arahnya  dari  kutub  utama  utara  ke  arah  kutub  bantu,  lalu  ke  arah  selatan  dari kutub utama.
6.  Rotor akan menerima induksi elektromagnet dari fluksi yang mengalir, sehingga akan terjadi arus pada kumparan rotor yang akan berinteraksi dengan medan magnet dari stator, yang menghasilkan gaya Lorenz yang besarnya adalah :
F  =  B.I.  Newton. (1) Gaya tesebut akan menimbulkan Torsi awal (Torka) pada rotor, besarnya adalah : T  =  F . r   Newton . meter  (N-m) (2) Dimana : - F : Gaya Lorenz  (Newton).
- B : Kerapatan Fluksi pada inti besi  (Weber/m 2 ).
- I  : Arus pada kumparan rotor  (ampere).
-  :  Panjang lintasan fluksi  (meter).
Dengan  adanya  torka  tersebut,  maka  akan  terjadi  putaran  rotor,  karena  torka  adalah  gaya  putar rotor, dengan ketentuan sebagai berikut :
Rotor berputar bila T > Td.
Td :  Torsi diam rotor.

## METODE PENELITIAN
Langkah-langkah perhitungan : 1. Menentukan parameter motor.
a. Parameter konstan : resistansi R 1 , R 2 ’, reaktansi X 1, X 2 ’dan impedansi motor Z 2 b. Parameter Variabel : arus I 1 , I 0 dan tegangan V 1 , 2. Menentukan rugi-rugi motor.
Rugi-rugi  daya  dapat  ditentukan  setelah  data-data  parameter  konstan  berupa  resistansi  motor telah diketahui.  Rugi-rugi  daya yang terdapat pada motor induksi shaded pole sama dengan rugi-rugi daya yang terdapat pada motor induksi pada umumnya, yaitu -  Rugi-rugi tembaga.
-  Rugi-rugi inti,  yang ada pada bagian stator maupun rotor,  terdiri dari : rugi-rugi inti histeresis dan rugi-rugi arus pusar (rugi-rugi arus eddy) [6].
-  Rugi-rugi gesekan. -  Rugi-rugi angin.
Karena motor induksi shaded pole ini merupakan motor dengan daya yang kecil, yaitu sekitar 150 Watt, maka  rugi-rugi  inti,  rugi-rugi  gesekan  dan  rugi-rugi  angin  dapat  diabaikan.    Dengan  demikian  yang diperhitungkan di sini hanya rugi-rugi daya berupa rugi-rugi tembaga saja, yang besarnya adalah :
ΔP  =   I 2 . R          (watt)
(3)
Karena  impedansi  motor  mengandung  R 1 dan  R 2 ’  maka  rugi  inti  yang  terjadi pada  motor  merupakan gabungan antara rugi-rugi pada R 1 dan rugi-rugi pada R 2 ’. Maka rugi-rugi daya pada motor shaded pole adalah :
ΔP  =  (I 2 ’) 2 . (R 1 + R 2 ’)        (watt) (4)
Dimana : ΔP  :  Rugi-rugi daya motor  (watt).
I 2 ’ :  Arus pengganti dari arus motor pada saat beroperasi.
R 1 :  Resistansi kumparan motor pada saat motor diam (tidak beroperasi).
R 2 ’  :  Resistansi kumparan motor pengganti pada saat beroperasi.
3. Menentukan daya yang diserap oleh motor.
Daya  yang  diserap  oleh  motor  yang  sedang  beroperasi  dapat  ditentukan  dengan  menggunakan persamaan berikut :
P =  V . I . Cos ф      (watt) (5)
Untuk  sistem  satu  fasa,  diasumsikan  bahwa  Cos  ф  =    1    (unity),  sehingga  persamaan  diatas  akan menjadi :
P =  V . I        (watt) (6)
Dalam hal ini tegangan (V) dan arus (I) diperoleh dari hasil pengukuran, sehingga dengan cara ini nilai daya (P) yang diperoleh akan terjadi deviasi atau penyimpangan yang lebih besar dibandingkan dengan cara  pengukuran  langsung,  karena  dalam  perhitungan  juga  akan  dijumpai  adanya  error  dalam pembulatan hasil perhitungan, disamping penyimpangan dalam pengukuran.
4. Menentukan daya yang terpakai.
Daya  yang  diserap  oleh  motor  induksi  shaded  pole  ini  tidak  seluruhnya  akan  diubah  menjadi energi  mekanis  berupa  putaran, tetapi  sebagian  akan diubah  menjadi  panas  yang  merupakan  rugi-rugi daya.    Maka  daya  yang  diubah  menjadi  energi  mekanis  merupakan  daya  yang  terpakai  oleh  motor. Dengan demikian besarnya daya yang terpakai dapat ditentukan sebagai berikut :
P out =  P – ΔP        (watt) (7)
Dimana :
P out :  Daya yang terpakai   (watt).
P :  Daya yang diserap oleh motor    (watt).
ΔP  :  Rugi-rugi daya  (watt).
5. Menentukan efisisensi motor shaded pole (η).
Efisiensi motor shaded pole sama seperti pada motor induksi jenis lainnya, yaitu perbandingan antara data yang terpakai terhadap daya yang diserap oleh motor pada saat beroperasi.  Maka efisiensi motor shaded pole adalah :
η  = P P P   (8)
Atau :
η  = P P out
(9)
η  =
P P out x  100 %
(10)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Parameter konstan motor induksi
Dari hasil perhitungan didapat parameter motor shaded pole 150 Watt, yaitu :
R 1 =   90  Ohm. X 1 =  65,14  Ohm.
R 2 ’  =   38,57 Ohm. X 2 ’=  25,21  Ohm .

## 2. Rugi-rugi Daya Motor
Besarnya rugi-rugi daya motor adalah : ΔP  =  (0,7) 2 . (128,57)   watt.
ΔP  =  62,99  watt.
3. Daya yang diserap Motor Daya yang diserap oleh motor adalah sebagai berikut :
P =  (220) . (0,7)   watt.
P =  154  watt.
4. Daya yang terpakai oleh Motor
Besarnya daya yang terpakai oleh motor adalah sebagai berikut :
P out =  154  watt – 62,99  watt
P out =  91,01  watt.
5. Efisiensi motor.
Nilai efisiensi motor shaded pole dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
η = P P out x  100 %
Dari hasil perhitungan sebelumnya telah diperoleh nilai-nilai sebagai berikut :
P m =  91,01  watt.
P =  154  watt.
Maka nilai efisiensi dapat ditentukan sebagai berikut :
η = 154 01 , 91 x  100 %
η =  59,1  %.
Dari  hasil  perhitungan  telah  diperoleh  efisiensi  motor  shaded  pole  adalah  sebesar  59,1  %  . Rendahnya efisiensi motor shaded pole ini karena adanya rugi-rugi daya yng besar, yaitu sebesar 40,9 %.    Memang  motor  induksi  jenis  shaded  pole  merupakan  motor  induksi  dimana  inti  besinya  sangat dominant, dapat mencapai 60 % dari total material motor.  Hal ini akan membuat jalur lintasan medan magnetnya panjang, yang dapat mengakibatkan rendahnya efisiensi motor.
Semakin  lama  pengoperasian  motor,  maka  kumparan  motor  akan  panas  yang  akan mengakibatkan  terjadinya  penyimpangan  parameter  motor  tersebut.  Hal  ini  ditandai  dengan menurunnya  putaran  motor  dan  motor,  seperti  pada  tabel  di  bawah  ini.  Demikian  juga  dengan  suara motor  akan  semakin  kasar,  yang  dapat  merusak  bearing  motor.  Untuk  mengatasinya  adalah  dengan memperbesar  ukuran  kawat  kumparan  dan  memperkecil  ukuran  inti  agar  medan  magnetnya  akan bertambah besar, dan efisiensi motor akan makin besar pula.

## KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan dan analisis dapat disimpulkan yaitu :
1. Efisiensi  yang  diperoleh  dari  hasil  perhitungan  adalah  sebesar  59,1  %  yang  dikategorikan sebagai efisiensi yang rendah.
2. Efisiensi  yang  rendah  ini  disebabkan,  tingginya  rugi-rugi  pada  motor  ini,  karena  60% materialnya adalah inti besi

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Emidiana,  E.  (2017).  Pengaruh  Kapasitas  Kapasitor  Pada  Kumparan  Bantu  Terhadap  Pemanasan Motor Induksi Satu Fasa. Jurnal Ampere , 2 (2), 81-87
[2]   Prof. Ir. Abdul Kadir. (2003). Mesin Induksi. Penerbit Djambatan
[3]   Drs Yon Rijono. (2002). Dasar teknik Tenaga Listrik. Penerbit Andi Yogyakarta
[4]   Anthony,  Z.,  Erhaneli,  E.,  Ismail,  F.,  Kurniawan,  F.,  Hasanah,  M.,  Putra,  H.,  &  Purnomo,  A.
(2019).  Sistem  Kendali  Arus  Kumparan  Motor  Induksi  1  Fasa  Dengan  Menggunakan Arduino. Jurnal Teknik Elektro , 8 (2), 76-81.
[5]   Zuriman Anthony, Mesin Listrik AC https://sisfo.itp.ac.id/bahanajar/BahanAjar/ZurimanAnthony/Mesin%20Listrik%20AC/Bab%20IV. pdf
[6]   Drs. Yon Rijono, “Dasar Teknik Tenaga Listrik”, Penerbit Andi, Yogyalarta, 2002