Mengenal Motor Induksi, Cara Kerja dan Jenisnya

Daftar isi

• 1. Sejarah Singkat
• 2. Pengertian
• 3. Konstruksi Motor
• 4. Cara Kerja
• 5. Jenis-Jenis Motor
  • 5.1 Motor induksi satu fasa
  • 5.2 Motor induksi tiga fasa
• 6. Kelebihan
• 7. Aplikasi dan Penerapan

Apa itu Motor Induksi ? Motor jenis ini menjadi komponen penggerak atau aktuator yang paling banyak digunakan sejak ditemukan lebih dari 100 tahun silam. Sebelumnya, manusia menggunakan penggerak mekanis yang dihasilkan oleh mesin tenaga uap. 

Kekurangan mesin ini adalah pengoprasian yang sangat rumit dan membutuhkan konsumsi energi yang sangat besar, namun efisiensinya kecil. Motor induksi adalah jawaban dari permasalahan konsumsi energi pada industri manufaktur dan perangkat elektronik di dunia, terutama motor dengan sistem satu fasa dan tiga fasa. 

Motor Induksi 

Sejarah Singkat

Jika membahas tentang motor induksi, tokoh di bayangan Anda mungkin adalah Nikola Tesla, seorang Ilmuan asal Serbia. Namun sebenarnya, motor induksi telah berkembang jauh sebelum tesla menyempurnakannya. 

Pada tahun 1824 ilmuwan asal Prancis Francois Arago melakukan penelitaian dan menemukan fenomena medan elektromagnetik rotator. Fenomena ini kelak disebut rotasi Arago. Penelitian Arago kemudian dilanjutkan oleh ilmuwan Lain Amerika, Walter Baily dan membuktikan konsep Arago dengan prinsip sakelar On dan Off yang menjadi dasar terciptanya motor induksi. Motor induksi pertama ditemukan oleh seorang insinyur listrik dari Hungry yaitu Otto Blathy, motor ini bekerja dengan 2 fasa dan tidak memiliki komutator.

Setelah penemuan Blathy, pada tahun 1885 Engineer asal Italia Galileo Ferraris dan Nikola Tesla (yang menjadi orang paling terkenal di sejarah ini) menemukan motor induksi tiga fase tanpa komutator. Setelah motor induksi 3 fase dikembangkan oleh mereka, motor ini pun menjadi sangat umum digunakan pada industry manufaktur, sehingga berbagai perusahaan juga mengembangkan motor induksi dengan teknik konstruksi yang berbeda. 

Penemu Motor Induksi

Pengertian

Motor induksi adalah salah satu perangkat penggerak atau actuator bekerja berdasarkan induksi elektromagnet. Diberi nama motor induksi Karena aktuator ini memiliki sebuah sumber energi listrik yaitu di sisi stator, sedangkan sistem kelistrikan di sisi rotornya di induksikan melalui celah udara dari stator dengan media elektromagnet.  

Motor ini digunakan pada perangkat mekanis seperti Fan, Blower, Pompa, Konveyor, mesin mixing dan milling, mesin bor, bubut, gerinda dan masih banyak lagi. Di zaman modern dimana energi fosil semakin ditinggalkan, motor induksi digunakan sebagai penggerak ban pada mobil listrik seperti yang dijumpai pada merk Tesla atau Hyundai. 

Konstruksi motor Induksi

1. Stator : Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan rotornya. 
2. Celah : Merupakan celah udara: Tempat berpindahnya energi dari startor ke rotor.
3. Rotor : Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan rotor.

Konstruksi stator motor induksi pada dasarnya terdiri dari bahagian-bahagian sebagai berikut:

1. Outer Frame atau Rumah stator (rangka stator) dari besi cor.
2. Core Stator atau Inti stator dari besi lunak atau baja silikon.
3. Alur, bahannya sama dengan inti, dimana alur ini merupakan tempat meletakkan
4. belitan (kumparan stator).
5. Belitan (kumparan) stator dari tembaga.

Berdasarkan bentuk konstruksi rotornya, maka motor induksi dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu :

1. Motor induksi dengan rotor sangkar (squirrel cage).
2. Motor induksi dengan rotor belitan (wound rotor)

Konstruksi rotor motor induksi terdiri dari bahagian-bahagian sebagai berikut :

• Inti rotor, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti stator.
• Alur, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti. Alur merupakan tempat meletakkan kumparan rotor.
• Belitan rotor, memiliki bahan dari tembaga.
• Poros atau as.

Prinsip Kerja Motor Induksi

Prinsip dasar motor induksi adalah fenomena elektromagnetisme. Induksi adalah keadaan dimana sebuah benda (dalam hal ini motor) yang semula tidak bermuatan atau netral, menjadi bermuatan listrik. Induksi elektromagnetik adalah fenomena dimana GGL (Gaya Gerak Listrik) menginduksi konduktor listrik ketika ditempatkan dalam medan magnet yang berputar. 

Motor terdiri dari dua bagian dasar, yaitu Rotor dan Stator. Rotor adalah bagian yang berputar dan bertumpu pada bantalan terhadap stator, sementara stator adalah bagian yang diam. Motor induksi terdiri atas kumparan-kumparan stator dan rotor yang berfungsi membangkitkan gaya gerak listrik akibat dari adanya arus listrik bolak-balik satu fasa yang melewati kumparan-kumparan tersebut sehingga terjadi suatu interaksi induksi medan magnet antara stator dan rotor.

Jika Anda mempelajari elektromagnetisme, maka akan mengetahui bahwa magnet memiliki dua buah polaritas kutub yaitu Utara dan Selatan. Sifat dari kedua kutub ini akan tolak-menolak apabila polaritasnya sama (Utara dengan Utara, atau Selatan dengan Selatan) dan akan tarik menarik apabila polaritas kutubnya berbeda (Utara dan selatan). Kumparan yang terdapat pada motor diberikan arus listrik sinusoidal yang bertujuan untuk menghasilkan medan magnet yang berubah ubah. 

Source : wikimedia.org

Medan magnet pada kumparan akan berinteraksi dengan medan magnet tetap pada motor, sehingga akan menghasilkan daya tarik-tolak yang menyebabkan bagian rotor ditengah berputar. Arah putaran pada rotor ditentukan oleh arah arus listrik yang melewati kumparan, sedangkan kecepatan motor dipengaruhi oleh kuat medan magnet dan konsturksi internal kumparan.

Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan turut berputar mengikuti medan putar stator. Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip. 

Bertambahnya beban, akan memperbesar kopel motor yang oleh karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan putaran rotor pun akan bertambah besar. Jadi. Bila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung menurun.

Source : gfycat.com

Pada rangka stator terdapat kumparan stator yang ditempatkan pada slot-slotnya yang dililitkan pada sejumlah kutup tertentu. Jumlah kutub ini menentukan kecepatan berputarnya medan stator yang terjadi yang diinduksikan ke rotornya. 

Makin besar jumlah kutub akan mengakibatkan makin kecilnya kecepatan putar medan stator dan sebaliknya. Kecepatan berputarnya medan putar ini disebut kecepatan sinkron. 

Jenis-jenis Motor Induksi 

1. Motor Induksi satu Fasa

Motor jenis ini adalah motor fasa tunggal yang tidak bisa dioperasikan secara langsung karena fluks yang dihasilkan dari arus pada stator dan pada rotor besarnya sama namun berlawanan arah, sehingga total fluks yang dialami oleh rotor adalah 0. Agar motor dapat berputar, perlu berbedaan fasa yang dibuat dengan konfigurasi sesuai jenis motornya. 

Jenis motor induksi satu fasa

1. Motor Kapasitor, adalah motor satu fasa yang menggunakan kapasitor sebagai pembeda fasa antara rotor dan stator sehingga motor dapat berputar. digunakan pada perangkat skala kecil dan rumah tangga seperti pompa air, mesin cuci,  Air Conditioner (AC) dan beberapa jenis kipas angin. 
2. Motor Shaded Pole, adalah motor dengan rotor sangkar tupai yang biasanya ditemui pada kipas angin dan blender. Konstruksinya sangat sederhana, pada kedua ujung stator ada dua kawat yang terpasang dan dihubung singkatkan fungsinya sebagai pembelah fasa.
3. Motor Universal, adalah motor satu fasa dengan belitan stator dan belitan rotor. Motor universal dipakai pada mesin jahit maupun motor bor tangan. Kontruksinya sederhana, handal, mudah dioperasikan, daya yang kecil, dan torsinya yang cukup besar.

2. Motor Induksi Tiga Fasa

Berbeda dengan motor satu fasa, sistem tiga fasa telah menyediakan perbedaan fasa sebesar 120� pada setiap fasa sehingga terjadi perbedaan fluks magnetik yang menggerakkan motor. Adapun Jenis jenis motor Induksi tiga fasa diantaranya :

1. Motor tiga Fasa rotor belitan, yaitu motor dengan belitan kumparan pada rotornya. Kelebihan rotor dengan kumpran adalah mempunyai arus awal yang rendah dan torsi awal yang tinggi.
2. Motor tiga fasa rotor sangkar, Jenis motor induksi ini terdiri dari tumpukan lempengan besi tipis yang dilaminasi dan batang konduktor di sekelilingnya dan kemudian disatukan untuk membentuk inti rotor. Dengan rotor sangkar, motor dapat menghasilkan arus awal yang tinggi , torsi awal rendah dan Kapasitas Overload tinggi  serta Efesiensi dan faktor kerja yang lebih tinggi dibanding rotor belitan.

Kelebihan Motor Induksi

• Perakitan motor induksi sangat sederhana.
• Biaya instalasi yang murah dan perawatan yang minim
• Dapat diandalkan dan memiliki kemampuan yang cukup tinggi.
• Tidak perlu motor khusus untuk memulai motor induksi seperti motor sinkron.
• Dapat digunakan pada industry besar dan rumah tangga

Aplikasi dan Penerapan Motor Induksi

1. Pada industri besar seperti : 

• Penggerak konveyor
• Mesin pencampur (mixing)
• Penggilingan (milling)
• Bubut
• Bor
• Gerinda

2. Pada industri Otomotif seperti mobil listrik 

3. Pada industri rumah tangga seperti :

• Kipas angin
• Blender
• Air Conditioner (AC)
• Pompa air 
• Blower
• Vacuum cleaner