Motor Listrik

Motor Listrik - pengertian dasar, konsep, dan penerapan

Dalam pembuatan mobil listrik, motor adalah komponen vital yang berfungsi sebagai mesin penggerak kendaraan listrik yang sedang di selesaikan. Motor adalah sebuah komponen yang terdiri dari kumparan dan magnet, semakin besar magnet nya maka akan semakin cepat pula kumparan tersebut berputar.

Sedangkan dalam wikipedia menyebutkan :
"Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo"

Tipe atau jenis motor listrik sekarang sangat beragam, namun dari sekian banyak tipe yang ada di pasaran, sejatinya motor listrik hanya memiliki 2 komponen utama, yaitu stator dan rotor. Stator adalah  bagian motor listrik yang diam dan rotor adalah bagian motor listrik yang bergerak (berputar). Sedangkan berdasarkan sumber tegangan, motor listrik di bagi menjadi 2 lagi, yaitu motor listrik AC (Alternating Current) dan motor listrik DC (Direct Current).

Untuk penjelasan mendalam, bahwasannya, dari kedua jenis motor tersebut (AC dan DC) dibagi lagi menjadi beberapa varian dan struktur, lebih jelasnya lihat detail gambar di bawah ini :

Gambar 1. Klasifikasi Motor Listrik

Mari kita telaah lebih dalam, dan penjelasan singkat dari klasifikasi motor listrik dari diagram diatas :

1. Motor Listrik AC (Alternating Current)
Motor listrik AC adalah sebuah motor yang mengubah arus listrik menjadi energi gerak maupun mekanik daripada rotor yang ada di dalamnya. Motor listrik AC tidak terpengaruh kutub positif maupun negatif, dan bersumber tenaga listrik.

sedangkan berdasarkan sumber daya nya , motor listrik AC dibedakan menjadi 2, yaitu sumber daya sinkron dan sumber daya induksi

A. Sumber daya sinkron
Motor yang menggunakan sumber daya sinkron, juga bisa disebut sebagai motor serempak. Disebut motor sinkron karena, putaran motor sama dengan putaran fluk magnet, sesuai dengan persamaan :

Fe = nr.P / 120

Keterangan :
nr =  kecepatan putar rotor = kecepatan medan magnet (rpm)
Fe = Frekuensi Listrik (50 Hz - 60Hz)
P = Jumlah kutub

note : rotor yang ada di dalam motor daya sinkron, tidak dapat berputar meskipun sudah dihubungkan dengan sumber tegangan listrik, biasanya harus menggunakan alat bantu mesin lain, sebagai pemicu torsi awal.

Prinsip kerja motor sinkron

Gambar 2. Motor AC sinkron

Disini saya akan menjelaskan prinsipi kerja motor sinkron secara sederhana dan mudah dimengerti dan sesuai dengan buku yang dikarang oleh Ismail Muchsin., ST. MT. Menurut buku tersebut, prinsip kerja motor sinkron ialah, alur listrik yang mengalir dari sumber langsung menuju medan magnetomoghen yang ada di dalam motor. Pada mesin tipe ini, medan magnet di letakkan pada stator (disebut generator kutub eksternal / external pole generator), namun seiring perkembangan model tipe ini mulai ditinggalkan karena bisa membuat slip atau kerusakan pada motor dan permasalahan pada pembangkitan daya tinggi.

Pada mesin motor AC sinkron, akhirnya ditemukan cara baru yaitu, medan magnet di letakkan pada rotor (internal pole generator) dan tegangan AC dibangkitkan pada rangkaian stator. Tegangan yang dihasilkan akan membentuk sinusoidal pada mesin sinkron kutub internal pada tiga kumparan stator yang diset sedemikian rupa dan membentuk sudut 120° derajat.

B. Sumber daya induksi
Motor listrik yang menggunakan sumber daya induksi ini paling banyak di gunakan dan di kembangkan. Penamaanya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan magnet stator ke statornya, dimana arus motor ini bukan berasal dari sumber tegangan tertentu, tapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.

Prinsip kerja motor AC induksi
Pada dasarnya motor induksi ini bekerja pada medan elektromagnetik dari kumparan stator kepada kumparan rotor. Karena kumparan stator merupakan rangkaian tertutup, maka akan mengalir arus listrik di kumparan stator, dan ini akan menimbulkan gaya Lorentz yang cenderung akan menggerakan kumparan rotor sesuai arah gaya Lorentz tersebut.

Berdasarkan skema diagram diatas, Motor Induksi di bagi lagi menjadi 2 yaitu Motor 1 fasa dan 3 fasa.

B1. Satu Fasa (1-fasa)
Pada dasarnya sih sama, antara motor 1 fasa dengan motor 2 fasa. yang tidak simetris karena pada kumparan statornya dibuat dua kumparan (yaitu kumparan bantu dan kumparan utama) yang mempunyai perbedaan secara listrik dimana antara masing-masing kumparannya tidak mempunyai nilai impedansi yang sama dan umumnya motor bekerja dengan satu kumparan stator (kumparan utama). Secara prinsip , motor 1 fasa ini tidak bekerja berdasarkan gaya Lorentz melainkan bekerja berdasarkan gaya medan maju dan gaya medan mundur. Jika salah satu medan di perbesar, maka rotor akan berputar sesuai dengan arah medan yang diperbesar tersebut. Penjelasan ini dapat mempelajari teori perputaran medan ganda.

B2. Tiga Fasa (3-fasa)
Sumber 3-fase ini biasanya digunakan oleh motor induksi 3-fase. Motor induksi 3-fase ini mempunyai
kumparan 3-fase yang terpisah antar satu sama lainya sejarak 1200 listrik yang dialiri oleh arus listrik 3-fase yang berbeda fase 1200 listrik antar fasenya, sehingga keadaan ini akan menghasilkan resultan fluks magnet yang berputar seperti halnya kutup magnet aktual yang berputar secara mekanik. Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan motor induksi 3-fase dengan dua kutup stator.

2. Motor Listrik DC (Direct Current)
Motor listrik DC adalah motor yang penggeraknya berdasarkan sumber tegangan DC (Direct Current) seperti battery dan accu. Namun secara prinsip masih sama dengan motor AC.

sedangkan berdasarkan sumber daya nya , motor listrik DC dibedakan menjadi 2, yaitu sumber daya terpisah/ Separately Excited dan sumber daya sendiri / Self Excited.

A. Sumber daya terpisah (Separately Excited)
Adalah jenis motor DC yang sumber arus medan disupply dari sumber terpisah, sehingga motor listrik DC ini disebut motor DC sumber daya terpisah (separately excited).

B. Sumber daya sendiri (Self Excited)
Adalah jenis motor DC yang sumber arus medan disupply dari sumberyang sama dengan kumparan motor listrik, sehingga motor listrik DC ini disebut motor DC sumber dayasendiri (self excited).

Lebih dari pada itu, sumber daya sendiri (self excited) terbagi lagi menjadi 3 jenis berdasakan konfigurasi supplay medan kepada kumparan motor nya yaitu :

1. Motor DC shunt
Pada motor DC shunt gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan motor listrik. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

2. Motor DC seri
Pada motor DC seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan kumparan motor (A). Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo.

3. Motor DC kompon / gabung
Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan motor listrik. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil.

Berikut contoh video penerapan motor listrik yang digunakan untuk mobil listrik :

Referensi :
1. Pusat Pengembangan Bahan Ajar UMB - Ismail Muchsin., ST, MT.
2. M. Khairul Amri Rosa, MT - “Electric Machinery Fundamentals”, Stephen J. Chapman, 4th
 ed, 2005.
3. Dede Tri Furta - Universitas Sriwijaya Palembang
4. http://id.wikipedia.org/wiki/Motor_listrik
5. http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/jenis-jenis-motor-listrik/
6. http://hasrulbakri.wordpress.com/2010/04/30/motor-listrik-ac/