Motor induksi

Motor induksi adalah motor listrik yang bekerja berdasarkan arus induksi. Prinsip kerjanya berdasarkan gandengan medan listrik. Bentuk motor induksi memiliki celah antara medan stator dan medan rotor. Sumber arus induksi adalah perbedaan relatif antara putaran rotor dan medan putar stator. Motor induksi tidak menggunakan kumparan medan. Fluks magnetik dibangkitkan dari daya listrik masukan dari stator. Sifat daya tersebut adalah induktif. Kondisi ini membuat motor induksi bekerja dengan faktor daya terbelakang. Bagian stator dan rotor terpisah oleh celah udara. Jarak celah udara ini sangat sempit. Ketebalannya antara 0,4–4 mm.

Penerapan motor induksi sangat umum di industri karena memiliki tingkat keandalan yang tinggi dan tingkat perawatan yang mudah. Selain itu, harga jual motor induksi lebih murah dibandingkan dengan motor arus searah dengan perbandingan setengah harga. Motor induksi bekerja dengan arus bolak-balik sehingga memiliki rasio daya listrik terhadap berat mesin yang lebih tinggi dibandingkan dengan motor arus searah.

Konstruksi 
Motor induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian utama yaitu stator, celah udara dan rotor. Stator merupakan bagian mesin yang tidak bergerak. Bagian ini tersusun dari kumparan yang berpean sebagai alat untuk induksi elektromagnetik ke kumparan yang ada pada rotor.  Celah udara merupakan tempat terjadinya perpindahan energi dari stator menuju ke rotor. Sementara rotor adalah bagian mesin yang dapat bergerak. Pergerakan rotor diakibatkan oleh munculnya induksi elektromagnetik dari kumparan stator menuju ke kumparan yang ada pada rotor.

Stator 
Stator pada motor induksi memiliki konstruksi yang terdiri dari bagian rangka, inti, alir dan kumparan. Rangka stator merupakan rumah bagi bagian stator yang lainnya dan terbuat dari bahan besi tuang. Bagian inti stator dan alur terbuat dari bahan besi lunak atau baja silikon. Bagian alur merupaka  tempat untuk memasang kumparan pada stator. Sedangkan kumparan terbuat dari bahan tembaga. Bagian rangka stator pada motor induksi didesain untuk menutupi bagian inti dan kumparan serta melindungi manusia dari kontak langsung dengan bagian-bagian mesin yang bergerak pada mesin. Selain itu, rangka stator juga menghindari terjadinya goresan yang disebabkan oleh gangguan objek atau gangguan udara terbuka. Rangka stator juga berperan dalam penyaluran torsi ke bagian peralatan pendukung mesin. Tujuan ini terpenuhi dengan pembuatan rangka stator dari bahan yang tahan terhadap gaya putar dan goncangan. Selain itu, rangka stator juga berguna sebagai sarana rumahan ventilasi udara yang dapat meningkatkan efektivitas pendinginan terhadap mesin.

Rotor 
Bagian rotor pada motor induksi terdiri dari bagian inti, alur, kumparan dan poros. Bagian inti terbuat dari besi lunak atau baja silikon. Bagian alur terbuat dari bahan yang sama dengan bagian inti. Alur menjadi tempat pemasangan kumparan pada rotor. Kumparan rotor terbuat dari tembaga.

Celah udara 
Celah udara merupakan ruangan yang memisahkan antara bagian stator dan bagian rotor. Peran celah udara adalah sebagai tempat melintasnya fluks magnetik hasil dari induksi elektromagnet pada bagian stator. Fluks magnetik ini memotong kumparan rotor dan menyebabkan rotor dapat berputar. Ruangan yang menjadi bagian dari celah udara diatur sedemikian rupa sehingga kinerja motor induksi bernilai optimal. Celah udara yang terlalu lebar dapat menurunkan efisiensi energi dari motor induksi. Sementara celah udara yang terlalu sempit menimbulkan gangguan mekanis pada mesin.

Jenis 
Motor induksi merupakan salah satu jenis motor arus bolak-balik. Penggunaannya merupakan yang terbanyak bila dibandingkan dengan jenis motor arus bolak-balik yang lainnya. Penamaannya yang dikaitkan dengan induksi berasal dari prinsip kerjanya yang memanfaatkan proses induksi elektromagnetik dari medan magnet yang ada pada bagian stator menuju ke rotor. Arus listrik yang mengalir pada rotor merupakan arus induksi dari stator. Keberadaan arus ini disebabkan oleh perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar. Di industri dan pada rumah tangga terdapat dua jenis motor induksi, yaitu motor induksi satu-fasa dan motor induksi tiga-fasa. Perbedaan di antara keduanya adalah pada sistem kelistrikan yang menyuplai arus listriknya. Motor induksi satu-fasa disuplai dengan sistem kelistrikan satu-fasa dan banyak digunakan pada peralatan listrik yang ada di rumah tangga. Daya listrik yang dihasilkan oleh motor induksi satu-fasa adalah rendah sehingga banyak digunakan untuk mengoperasikan peralatan listrik untuk keperluan rumah tangga seperti kipas angin, kulkas, pompa air, dan mesin cuci. Sedangkan motor induksi tiga-fasa dioperasikan pada sistem tenaga listrik tiga-fasa dengan penggunaan pada berbagai bidang pekerjaan di industri yang memerlukan kapasitas daya listrik yang besar.

Motor induksi juga dapat dibedakan berdasarkan bentuk konstruksi rotornya. Dari segi ini, jenis motor induksi meliputi motor induksi dengan rotor sangkar dan motor induksi dengan rotor belitan.

Pengujian

Pengujian beban nol 
Pengujian beban nol dilakukan pada motor induksi untuk memperoleh data mengenai arus listrik dan daya listrik dan rugi-rugi kelistrikan ketika beban listrik pada motor induksi sama dengan nol. Pelaksanaan pengujian dilakukan dengan menghubungkan motor induksi dengan sumber listrik dengan nilai nominal pada tegangan listrik dan frekuensi listrik.  Alat ukur listrik digunakan untuk mengukur nilai masukan dari arus listrik dan daya listrik ketika beban listriknya sama dengan nol. Kurva karakteristik arus listrik dan daya listrik digambarkan melalui pengujian perubahan tegangan listrik dengan nilai yang bervariasi ketika motor induksi memiliki beban yang sama dengan nol.

Jenis karakteristik yang diperoleh pada pengujian beban nol untuk motor induksi meliputi rugi gesekan bantalan, rugi inti, dan rugi gesekan angin serta rugi tembaga. Pada pengujian ini umumnya rugi tembaga pada bagian rotor diabaikan dalam analisis karena nilai kerugiannya sangat kecil. Sedangkan rugi tembaga pada stator tidak diabaikan karena nilai kerugiannya secara umum cukup besar. Sementara itu, rugi inti dan rugi gesekan memiliki nilai yang konstan.

Pengujian hubung singkat 
Pengujian hubung singkat bertujuan untuk memperoleh data mengenai karakteristik arus listrik, daya listrik, dan faktor daya listrik ketika motor induksi mengalami hubung singkat. Informasi yang diperoleh dari pengujian ini ialah karakteristik dari arus listrik dan daya listrik sebagai fungsi dari masukan tegangan listrik. Rangkaian listrik untuk pengujian hubung singkat pada motor induksi hampir seluruhnya sama dengan rangkaian pengujian beban nolnya. Perbedaannya ialah motor induksi dihubungkan dengan motor lain sebagai penahan putarannya.

Pengujian hubung singkat dimulai dengan menghubungkan terminal stator ke sumber tegangan listrik. Nilai tegangan sumber harus lebih kecil dibandingkan dengan nilai teganga kerja pada motor induksi. Pengamatan dilakukan secara bertahap mulai dari tegangan listrik dengan nilai terendah hingga mencapai nilai arus hubung singkat sebanyak dua kali lipat dari arus listrik nominalnya. Setiap kali tegangan listrik dinaikkan nilainya, motor induksi ditahan putarannya  menggunakan motor induksi yang lainnya. Pengujian ini tidak berlaku pada tegangan listrik stator dengan nilai yang sama dengan tegangan nominal motor induksi. Pengujian pada kondisi ini akan mengakibatkan kerusakan pada isolasi motor akibat panas yang berlebihan.

Penerapan 
Motor induksi dapat digunakan di industri maupun untuk penerapan peralatan listrik untuk rumah tangga. Keunggulan dari pemakaian motor induksi ialah desain yang sederhana, pemeliharaan yang mudah dan dapat terhubung ke sumber listrik arus bolak-balik. Jenis motor induksi sangat beragam dan dipilih sesuai dengan kebutuhan. Selain hal tersebut, kecepatan putaran dan torsi pada motor induksi juga dapat dikendalikan dengan mudah. Sementara itu, kerumitan dari penerapannya ialah diperlukan pemahaman mengenai karakteristik dan kinerja dari jenis-jenis motor induksi yang akan digunakan.

Referensi

Catatan kaki

Daftar pustaka 

 
 

Motor listrik
Mesin listrik