Panduan Utama untuk Motor Induksi 3 Fase: Konstruksi dan Prinsip Kerja

Motor induksi tiga fase melakukan banyak kerja keras di dunia kita saat ini. Anda dapat menemukan motor induksi yang kuat ini di banyak tempat. Mereka ada di mesin pabrik yang sangat besar. Mereka juga ada di pompa yang memberi Anda air. Artikel ini adalah panduan sederhana yang akan membantu Anda memahaminya. Kami akan menjelaskan bagaimana motor induksi 3 fasa dibuat dan bagaimana cara kerjanya, dengan menggunakan langkah-langkah yang mudah. Pada saat Anda selesai membaca, Anda akan mengetahui cara kerja motor listrik yang hebat ini. Anda juga akan tahu mengapa motor ini banyak digunakan.

Apa yang Sebenarnya Membuat Motor Induksi 3-Fase Bergerak?

Motor induksi 3 fase adalah sejenis motor AC. Pada motor ini, daya diberikan ke bagian rotor menggunakan induksi elektromagnetik. Ini adalah ide utama yang sama dengan yang digunakan transformator. Itulah sebabnya orang terkadang menyebut motor induksi ini sebagai "trafo berputar". Hal penting yang perlu diketahui adalah tidak ada kabel yang terhubung langsung ke bagian yang bergerak, yaitu rotor.

Jenis motor ini terkenal karena dibuat dengan cara yang sederhana dan kuat. Motor ini tidak memiliki bagian yang disebut sikat, yang dimiliki oleh beberapa motor lainnya. Karena itu, motor ini tidak membutuhkan banyak perawatan atau banyak perbaikan. Motor induksi ini juga dapat menyala dengan sendirinya. Ini merupakan nilai tambah yang besar jika Anda membandingkannya dengan motor induksi satu fase. Karena sangat sederhana dan Anda dapat mengandalkannya, motor induksi 3 fase adalah jenis motor ac yang paling umum yang akan Anda temukan di pabrik. Tugas utama motor induksi tiga fase ini adalah mengubah listrik tiga fase menjadi gerakan.

Apa Saja Dua Bagian Besar di Dalam Motor Induksi?

Setiap motor induksi tiga fasa memiliki dua bagian utama. Jika Anda memahami bagian-bagian ini, Anda dapat mulai memahami cara kerja motor secara keseluruhan. Motor induksi terdiri dari dua bagian penting:

1. Stator: Ini adalah bagian motor yang tetap diam. Tidak bergerak sama sekali. Tugasnya adalah membuat medan magnet ketika Anda menghubungkannya ke sumber daya AC tiga fase. Stator adalah rangka baja yang menahan gulungan kawat. Kelompok kumparan ini disebut belitan.
2. Rotor: Ini adalah bagian motor yang berputar. Rotor berada di dalam stator. Rotor memiliki rangkaian batang logam atau kabelnya sendiri. Ketika medan magnet stator bergerak melewati jeruji pada rotor, arus dibuat di dalamnya. Arus ini membuat medan magnetnya sendiri. Inilah yang mendorong rotor dan membuatnya berputar. Inilah keajaiban di balik motor induksi.

Terdapat ruang yang sangat kecil di antara stator dan rotor. Ruang ini adalah celah udara. Celah udara dibuat sekecil mungkin untuk membantu motor bekerja lebih baik. Bagaimana kedua bagian utama ini bekerja bersama adalah yang membuat semua motor induksi memutar poros dan menyelesaikan pekerjaan.

Bagaimana Stator Motor Induksi Tiga Fasa Disatukan?

Stator motor induksi tiga fase dibuat dengan sangat hati-hati. Bentuknya seperti tabung berongga dan terbuat dari lembaran tipis baja berkualitas tinggi. Lembaran baja tipis ini ditekan bersama dalam sebuah tumpukan. Menggunakan lembaran tipis membantu menurunkan jumlah energi yang terbuang. Di dalam stator, ada potongan yang disebut slot. Gulungan stator dimasukkan ke dalam slot ini. Gulungan terbuat dari kawat tembaga yang memiliki lapisan khusus untuk menjaga agar listrik tidak bocor.

Gulungan ini bukan hanya satu lilitan kawat besar. Ini benar-benar tiga set belitan yang berbeda. Setiap belitan adalah untuk satu fase dari suplai ac tiga fase. Gulungan dimasukkan ke dalam slot dengan pola yang sangat spesifik. Mereka diatur 120 derajat dari satu sama lain. Ketika Anda menghubungkan sumber daya ac 3 fase ke belitan tiga fase ini, ini akan menghasilkan medan magnet khusus. Medan ini adalah kunci dari cara kerja semua motor induksi. Stator dililitkan dengan jumlah kutub yang pasti. Jumlah kutub membantu mengatur kecepatan motor. Motor terdiri dari bagian yang sangat penting ini.

Apa itu Rotor Sangkar Tupai, dan Mengapa Banyak Motor yang Menggunakannya?

Jenis rotor yang paling sering Anda lihat adalah rotor sangkar tupai. Namanya diambil dari bentuknya. Bentuknya agak mirip roda yang sedang berlari untuk hewan kecil. Ini rotor terbuat dari inti yang ditumpuklembaran baja tipis. Rotor ini memiliki slot di permukaan luarnya. Rotor ini tidak memiliki belitan kawat. Sebagai gantinya, ia menggunakan batang tembaga atau aluminium yang tebal. Batang-batang ini dimasukkan ke dalam slot rotor.

Semua palang disatukan di setiap ujungnya. Mereka dihubungkan dengan cincin logam tebal yang disebut cincin ujung. Hal ini membuat jalur listrik penuh. Batang tembaga dan cincin ujung terlihat seperti sangkar, itulah sebabnya dinamakan sangkar tupai. Desain ini sangat tangguh dan tidak rumit. Tidak ada sikat atau bagian cincin selip yang dapat patah atau aus. Motor induksi sangkar tupai memiliki konstruksi yang sangat kuat. Hal ini menjadikannya mesin yang dapat Anda andalkan, dan tidak mahal untuk dibuat. Inilah alasan mengapa lebih dari 9 dari 10 motor induksi menggunakan rotor jenis ini. Rotor motor induksi tiga fase hampir selalu jenis sangkar tupai.

Apakah Ada Jenis Rotor yang Berbeda? Mari Bicara Tentang Rotor Luka.

Ya, ada jenis rotor yang lain. Orang menyebutnya rotor luka atau motor cincin selip. Rotor jenis ini tidak seperti versi sangkar tupai. Rotor luka memiliki belitan 3 fase penuh, seperti belitan di stator. Itu tidak menggunakan batang padat. Gulungan terbuat dari kawat tembaga berlapis dan ditempatkan ke dalam slot pada rotor. Inilah mengapa kami menyebutnya rotor belitan fase.

Ujung-ujung belitan rotor ini tidak terhubung satu sama lain seperti dalam sangkar tupai. Sebaliknya, mereka disambungkan ke tiga cincin logam khusus yang ada di poros. Ini disebut cincin selip. Balok karbon kecil, yang disebut sikat, menekan cincin selip ini. Hal ini memungkinkan Anda menghubungkan bagian luar, seperti resistor di sirkuit rotor. Dengan menambahkan resistensi, Anda mendapatkan kontrol lebih besar atas cara kerja motor. Misalnya, ini memberi motor torsi awal yang jauh lebih kuat daripada motor sangkar tupai. Motor induksi cincin selip digunakan untuk pekerjaan yang membutuhkan banyak daya untuk memulai. Motor luka ini lebih sulit untuk dibuat dan harganya lebih mahal.

Bagaimana Ide Utama Induksi Elektromagnetik Membuat Motor Induksi Ini Berjalan?

Prinsip kerja untuk semua motor induksi berasal dari aturan sains yang disebut Induksi Elektromagnetik. Aturan ini mengatakan bahwa jika Anda menggerakkan kawat (konduktor) melalui medan magnet, tegangan (ggl) akan dibuat, atau diinduksi, dalam kawat. Hal yang sama terjadi jika medan magnet bergerak dan kawat diam. Yang penting adalah yang satu bergerak dibandingkan dengan yang lain. Ini disebut gerak relatif.

Pada motor induksi 3 fase, belitan stator membuat medan magnet yang berputar. Medan yang berputar ini bergerak melewati batang-batang logam rotor. Batang rotor semuanya terhubung, membuat lingkaran penuh untuk listrik. Ggl yang diinduksi membuat arus mengalir melaluinya. Arus ini mengalir di batang rotor. Sekarang Anda memiliki konduktor dengan arus di dalamnya (rotor) yang berada di dalam medan magnet (dari stator). Hal ini membuat gaya putar, atau torsi, pada rotor. Torsi ini adalah gaya yang membuat rotor berputar. Daya yang didapat dari stator ke rotor hanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik dari stator.

Apa yang dimaksud dengan Medan Magnet Berputar, dan Mengapa Ini Masalah Besar?

Medan magnet yang berputar adalah rahasia yang membuat motor induksi tiga fase bekerja dengan sangat baik. Ketika Anda menghubungkan sumber daya tiga fase yang baik ke belitan stator, sesuatu yang keren terjadi. Masing-masing dari ketiga belitan membuat medan magnetnya sendiri. Medan ini menjadi lebih kuat dan lebih lemah seiring dengan perubahan daya AC. Tetapi karena belitan berjarak 120 derajat dari satu sama lain, medan magnetnya bertambah untuk menciptakan satu medan magnet besar.

Medan magnet gabungan yang baru ini tidak berada di satu tempat. Medan magnet ini berputar mengelilingi stator dengan kecepatan yang tetap. Kami menyebut kecepatan ini sebagai kecepatan sinkron. Kecepatan sinkron diatur oleh dua hal: seberapa cepat siklus sumber daya AC (frekuensinya) dan jumlah kutub stator dibuat. Medan magnet yang berputar inilah yang bergerak melewati konduktor rotor dan memulai segalanya. Jika tidak memiliki medan ini, motor induksi fase tidak akan dapat memulai dengan sendirinya. Medan magnet stator harus berputar.

Apa yang Dimaksud dengan 'Slip' Saat Kita Membicarakan Motor Induksi?

Rotor motor induksi akan selalu berputar sedikit lebih lambat dari medan magnet stator yang berputar. Perbedaan kecepatan antara kecepatan sinkron medan dan kecepatan rotor yang sebenarnya adalah apa yang kita sebut slip. Kita biasanya membicarakan slip sebagai persentase. Jika rotor dapat berputar dengan kecepatan yang sama persis dengan medan magnet (pada kecepatan sinkron), maka medan tidak akan bergerak melewati rotor.

Jika tidak ada gerakan di antara keduanya, medan magnet tidak akan memotong konduktor rotor. Ini berarti tidak ada ggl yang dihasilkan, dan tidak ada arus yang mengalir di rotor. Jika tidak ada arus, maka tidak ada torsi. Tanpa torsi, rotor akan melambat. Jadi, agar motor dapat berjalan, rotor harus berputar lebih lambat dari medan magnet. Inilah satu-satunya cara untuk menghasilkan torsi. Ini juga mengapa motor induksi kadang-kadang disebut motor asinkron (artinya tidak sinkron). Jumlah slip akan semakin besar ketika Anda menambah beban pada motor. Motor induksi normal mungkin memiliki slip 3% hingga 5% saat bekerja paling keras.

Bagaimana Cara yang Tepat untuk Menghubungkan Motor Induksi 3-Fase?

Sebagian besar motor induksi 3 fase memiliki kotak dengan enam titik koneksi. Titik-titik ini adalah ujung dari tiga belitan di dalam stator. Ada dua cara utama untuk menghubungkannya: Bintang (juga disebut Wye) dan Delta. Cara yang Anda pilih untuk menghubungkannya akan mengubah cara kerja motor.

• Sambungan Bintang (Y): Untuk koneksi ini, Anda menyambungkan salah satu ujung dari ketiga belitan pada satu titik. Kemudian, Anda menyambungkan daya 3 fase ke tiga ujung lainnya. Orang sering menggunakan koneksi ini untuk menghidupkan motor. Ini menurunkan tegangan untuk setiap belitan. Hal ini membuat arus awal lebih rendah, yang bisa lebih baik untuk sistem daya bangunan. Namun, ini juga memberikan torsi awal yang lebih rendah.
• Koneksi Delta (Δ): Untuk sambungan ini, Anda menghubungkan belitan dari ujung ke ujung. Hal ini membuat mereka membentuk bentuk segitiga. Kemudian, Anda menghubungkan daya 3-fase ke tiga titik di mana belitan bertemu. Dalam koneksi Delta, setiap belitan mendapatkan tegangan penuh dari kabel listrik. Hal ini memberi Anda lebih banyak torsi awal, tetapi juga menarik lebih banyak arus awal. Banyak motor induksi yang lebih besar menggunakan "Star-Delta Starter" khusus. Starter ini dimulai pada koneksi Star dan kemudian berubah menjadi Delta setelah motor mencapai kecepatan.

Apakah Ada Kekurangannya? Kerugian dari Motor Induksi 3 Fase.

Meskipun motor induksi 3 fase adalah mesin yang hebat, mereka tidak sempurna. Mereka memiliki beberapa titik lemah yang harus Anda ketahui. Berikut adalah kelemahan utama dari induksi 3 fase.

• Faktor Daya Buruk Dengan Beban Ringan: Faktor daya motor induksi tidak terlalu baik saat berjalan tanpa banyak pekerjaan yang harus dilakukan. Faktor daya yang rendah tidak baik untuk perusahaan listrik.
• Kecepatan yang Sulit Dikendalikan: Tidak mudah untuk mengubah kecepatan motor induksi sangkar tupai biasa. Kecepatannya sangat terkait erat dengan frekuensi daya yang diperolehnya. Anda memerlukan peralatan khusus yang mahal (seperti Penggerak Frekuensi Variabel) untuk kontrol kecepatan yang baik pada induksi 3 fase.
• Daya Awal Rendah (untuk tipe Sangkar Tupai): Jika Anda membandingkannya dengan jenis motor lain (seperti motor DC atau motor slip ring), motor induksi sangkar tupai normal tidak memiliki torsi awal yang sangat kuat. Ini berarti motor ini bukan pilihan yang baik untuk pekerjaan yang harus dimulai dengan beban yang sangat berat.
• Arus Awal Tinggi: Saat motor induksi fase pertama kali dinyalakan, motor ini dapat menarik sejumlah besar listrik. Hal ini sering kali 5 hingga 7 kali lebih banyak daripada arus berjalan normalnya. Hal ini dapat membuat lampu meredup sesaat saat tegangan pada kabel listrik turun.

Bahkan dengan masalah-masalah ini, hal-hal yang baik tentang motor induksi, seperti fakta bahwa motor induksi sangat andal dan tidak memerlukan banyak biaya, menjadikannya pilihan utama untuk banyak pekerjaan.

Hal-Hal Penting yang Perlu Diingat

• Motor induksi menggunakan ide induksi elektromagnetik. Tidak ada kabel yang terhubung langsung ke rotor yang berputar.
• Dua bagian utama adalah stator, yang tetap diam, dan rotor, yang berputar.
• Stator membuat medan magnet yang berputar ketika dihubungkan ke daya tiga fase.
• Jenis rotor yang paling umum adalah rotor sangkar tupai. Rotor ini banyak digunakan karena sederhana, kuat, dan tidak memerlukan banyak biaya.
• Rotor lilitan, juga disebut motor cincin selip, memberi Anda torsi awal yang sangat kuat dan kontrol yang lebih besar. Tetapi ini lebih rumit dan lebih mahal.
• Slip adalah perbedaan kecepatan antara medan stator dan rotor. Anda membutuhkan slip untuk menghasilkan torsi.
• Anda dapat menghubungkan motor induksi dalam bentuk Bintang (Y) atau Delta (Δ). Hal ini akan mengubah arus dan torsi awal.