Prinsip kerja motor induksi

Motor induksi adalah mesin listrik AC yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor induksi digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi mulai dari peralatan rumah tangga dasar hingga industri berat. Mesin memiliki banyak aplikasi yang sulit untuk dihitung dan Anda dapat membayangkan skalanya dengan mengetahui bahwa hampir 30% daya listrik yang dihasilkan secara global dikonsumsi oleh motor induksi itu sendiri. Mesin luar biasa ini ditemukan oleh ilmuwan besar Nikola Tesla dan penemuan ini secara permanen mengubah jalannya peradaban manusia.

Berikut beberapa aplikasi motor induksi satu fasa dan tiga fasa yang dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari.

Aplikasi motor Induksi Fase Tunggal:

• Kipas listrik di rumah
• Mesin bor
• Pompa
• Penggiling
• Mainan
• Penyedot debu
• Kipas knalpot
• Kompresor dan alat cukur listrik

Aplikasi motor Induksi Tiga Fasa:

• Industri Kecil, Menengah dan Besar.
• Lift
• Cranes
• Mengemudi mesin bubut
• Pabrik ekstraksi minyak
• Lengan robot
• Sistem sabuk konveyor
• Penghancur berat

The motor induksi datang dalam berbagai ukuran & bentuk memiliki fitur relatif dan peringkat listrik. Mereka bervariasi dari beberapa sentimeter hingga beberapa meter dan memiliki peringkat daya dari 0,5Hp hingga 10000Hp. Pengguna dapat memilih model yang paling sesuai dari lautan untuk memenuhi permintaannya.

Kami telah membahas Dasar-dasar Motor dan cara kerjanya di artikel sebelumnya. Disini kita akan membahas konstruksi dan pengerjaan Motor Induksi secara detail.

Prinsip Kerja Motor Induksi

Untuk memahami prinsip kerja motor induksi, mari kita pertimbangkan pengaturan sederhana terlebih dahulu seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Sini,

• Dua inti besi atau ferit dengan ukuran yang sama diambil dan digantung di udara pada jarak tertentu.
• Sebuah kawat tembaga berenamel dilukai di inti atas diikuti oleh satu bagian bawah dan dua ujungnya dibawa ke satu sisi seperti yang ditunjukkan pada gambar.
• Inti di sini bertindak sebagai media untuk membawa dan memusatkan fluks magnet yang dihasilkan oleh kumparan selama operasi.

Sekarang, jika kita menghubungkan sumber tegangan bolak-balik di kedua ujung tembaga, kita akan memiliki sesuatu seperti di bawah ini.

Selama siklus positif AC:

Di sini selama setengah siklus pertama, tegangan positif pada titik 'A' secara bertahap akan berubah dari nol menjadi maksimum dan kemudian kembali ke nol. Selama periode ini aliran arus dalam belitan dapat direpresentasikan sebagai.

Sini,

• Selama siklus positif sumber daya AC, arus di kedua belitan meningkat secara bertahap dari nol ke maksimum dan kemudian secara bertahap kembali dari maksimum ke nol. Ini karena menurut hukum Ohm, arus dalam konduktor berbanding lurus dengan tegangan terminal, dan kami membahasnya berkali-kali di artikel sebelumnya.
• Belitan dililitkan sedemikian rupa sehingga arus di kedua belitan mengalir ke arah yang sama, dan kita dapat melihat hal yang sama terwakili dalam diagram.

Sekarang mari kita mengingat hukum yang disebut hukum Lenz yang telah kita pelajari sebelumnya sebelum melanjutkan. Menurut hukum Lenz, ' Konduktor yang membawa arus akan menghasilkan magnet yang terisi di sekitar permukaannya',

dan jika kita menerapkan hukum ini pada contoh di atas, maka medan magnet akan dihasilkan oleh setiap loop di kedua kumparan. Jika kita menambahkan fluks magnet yang dihasilkan oleh seluruh kumparan, maka akan mendapatkan nilai yang cukup besar. Seluruh fluks ini akan muncul pada inti besi saat kumparan dililitkan pada badan inti.

Untuk kenyamanan, jika kita menggambar garis fluks magnet yang terkonsentrasi pada inti besi di kedua ujungnya, maka kita akan mendapatkan sesuatu seperti di bawah ini.

Di sini Anda dapat melihat garis magnet terkonsentrasi pada inti besi dan pergerakannya melalui celah udara.

Intensitas fluks ini berbanding lurus dengan arus yang mengalir pada gulungan gulungan pada kedua badan besi. Jadi selama setengah siklus positif, fluks berubah dari Nol ke Maksimum dan kemudian diturunkan dari Maksimum ke Nol. Setelah siklus positif selesai, intensitas medan di celah udara juga mencapai nol dan setelah ini, kita akan memiliki siklus negatif.

Selama siklus negatif AC:

Selama siklus negatif tegangan sinusoidal ini, tegangan positif pada titik 'B' secara bertahap akan berubah dari nol menjadi maksimum dan kemudian kembali ke nol. Seperti biasa karena adanya tegangan ini maka akan terjadi aliran arus dan arah aliran arus tersebut dapat kita lihat pada belitan pada gambar di bawah ini.

Karena arus berbanding lurus dengan tegangan, besarnya pada kedua belitan meningkat secara bertahap dari nol ke maksimum dan kemudian turun dari maksimum ke nol.

Jika kita memperhatikan hukum Lenz, maka medan magnet akan muncul di sekitar kumparan karena arus yang mengalir mirip dengan kasus yang dipelajari pada siklus positif. Bidang ini akan terkonsentrasi di pusat inti ferit seperti yang ditunjukkan pada gambar. Karena intensitas fluks berbanding lurus dengan arus yang mengalir dalam gulungan gulungan pada kedua badan besi, fluks ini juga akan bergerak dari Nol ke Maksimum dan kemudian diturunkan dari Maksimum ke Nol mengikuti besarnya arus. Meskipun ini mirip dengan siklus positif, namun ada perbedaannya dan itulah arah garis medan magnet. Anda dapat mengamati perbedaan arah fluks ini pada diagram.

Setelah siklus negatifnya muncul siklus positif diikuti oleh siklus negatif lainnya dan berlangsung seperti itu sampai tegangan sinusoidal AC dilepas. Dan karena siklus tegangan yang saling bertukar ini, medan magnet di pusat inti besi terus berubah dalam besaran dan arah.

Kesimpulannya dengan menggunakan pengaturan ini,

• Kami telah mengembangkan area terkonsentrasi medan magnet di tengah inti besi.
• Intensitas medan magnet di celah udara terus berubah baik besaran maupun arahnya.
• Bidang tersebut mengikuti bentuk gelombang tegangan sinusoidal AC.

Hukum Induksi Elektromagnetik Saat Ini

Pengaturan yang telah kita bahas sampai sekarang ini paling sesuai untuk merealisasikan hukum induksi elektromagnetik saat ini. Ini karena medan magnet yang terus berubah adalah persyaratan paling dasar dan penting untuk induksi elektromagnetik.

Kami mempelajari hukum ini di sini karena motor induksi bekerja berdasarkan prinsip hukum induksi elektromagnetik Faraday.

Sekarang untuk mempelajari fenomena induksi elektromagnetik, mari kita perhatikan pengaturan di bawah ini.

• Konduktor diambil dan dibentuk menjadi persegi dengan kedua ujungnya dihubung pendek.
• Sebuah batang logam dipasang di tengah kotak konduktor yang bertindak sebagai sumbu penyiapan.
• Sekarang kotak konduktor dapat berputar bebas di sepanjang sumbu dan disebut rotor.
• Rotor ditempatkan di tengah celah udara sehingga loop konduktor dapat mengalami medan maksimum yang dihasilkan oleh kumparan rotor.

Kita tahu menurut hukum induksi elektromagnetik Faraday, ' ketika medan magnet yang bervariasi memotong konduktor logam, maka EMF atau tegangan akan diinduksi dalam konduktor' .

Sekarang, mari kita terapkan hukum ini untuk memahami cara kerja motor Induksi:

• Menurut hukum induksi elektromagnetik ini, EMF harus diinduksi dalam konduktor rotor yang ditempatkan di tengah karena perubahan medan magnet yang dialami olehnya.
• Karena EMF dan konduktor yang diinduksi ini mengalami hubung singkat, arus mengalir di seluruh loop seperti yang ditunjukkan pada gambar.
• Inilah kunci kerja motor Induksi, Kita tahu menurut hukum Lenz, konduktor pembawa arus menghasilkan medan magnet di sekitarnya yang intensitasnya sebanding dengan besarnya arus.
• Karena hukumnya universal maka loop konduktor pada rotor juga harus menghasilkan medan magnet karena arus mengalir melaluinya karena induksi elektromagnetik.
• Jika kita menyebut medan magnet yang dihasilkan oleh belitan stator dan konfigurasi inti besi sebagai fluks utama atau fluks Stator. Kemudian kita dapat menyebut medan magnet yang dihasilkan oleh loop konduktor dari rotor sebagai fluks Rotor.
• Karena interaksi antara fluks Utama dan fluks Rotor, suatu gaya dialami oleh rotor. Gaya ini mencoba melawan induksi EMF ke dalam rotor dengan mengatur posisi rotor. Makanya kita akan mengalami pergerakan pada posisi poros saat ini.
• Sekarang medan magnet terus berubah karena tegangan bolak-balik gaya juga terus menyesuaikan posisi rotor terus menerus tanpa henti.
• Jadi rotor terus berputar karena tegangan bolak-balik dan dengan demikian kita memiliki keluaran mekanis pada poros atau sumbu rotor.

Dengan itu, kita telah melihat bagaimana karena induksi elektromagnetik ke dalam rotor kita memiliki keluaran mekanis pada porosnya. Jadi nama yang diberikan untuk pengaturan ini disebut Motor Induksi.

Selama ini yang kita bahas adalah prinsip kerja motor induksi tetapi perlu diingat bahwa teori dan prakteknya berbeda. Dan untuk pengerjaan motor induksi diperlukan pengaturan tambahan yang akan kita bahas di bawah ini.

Motor Induksi Fase Tunggal

Motor Induksi yang bekerja dengan daya AC satu fasa disebut Motor Induksi Fasa Tunggal.

Saluran listrik yang tersedia untuk kita di rumah adalah saluran listrik fase tunggal 240V / 50Hz AC dan motor Induksi yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari di rumah kita disebut Motor Induksi Fase Tunggal.

Untuk lebih memahami prinsip kerja motor induksi satu fasa, mari kita lihat konstruksi Motor Induksi Fasa Tunggal.

Sini,

• Kami akan mengambil banyak konduktor dan memasangnya pada poros yang berputar bebas seperti yang ditunjukkan pada gambar.
• Juga, kami akan mempersingkat ujung semua konduktor dengan cincin logam sehingga menciptakan beberapa loop konduktor yang telah kita pelajari sebelumnya.
• Pengaturan rotor ini terlihat seperti sangkar tupai jika dilihat lebih dekat dan oleh karena itu disebut Motor Induksi sangkar tupai. Di sini mari kita lihat struktur 3D rotor sangkar tupai.

• Stator yang dianggap sebagai besi utuh sebenarnya adalah sekelompok lembaran besi tipis yang ditumpuk menjadi satu. Mereka sangat berdekatan sehingga tidak akan ada udara di antara mereka. Kami menggunakan tumpukan lembaran besi dan bukan satu potong besi karena alasan yang sama kami menggunakan lembaran besi gulung untuk transformator daya yaitu untuk mengurangi kerugian besi. Dengan menggunakan metode susun kami akan mengurangi kehilangan daya secara signifikan sambil menjaga kinerja tetap sama.

Cara kerja penyetelan ini mirip dengan penyetelan yang digunakan dalam menjelaskan prinsip kerja motor induksi.

• Pertama, kami akan memberikan tegangan AC dan karena tegangan ini, arus mengalir melalui gulungan stator pada segmen atas dan bawah.
• Karena arus, medan magnet dihasilkan pada belitan atas dan bawah.
• Sebagian besar lembaran besi bertindak sebagai media inti untuk membawa medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan.
• Medan magnet bolak-balik yang dibawa oleh inti besi terkonsentrasi di celah udara pusat karena desain struktur yang disengaja.
• Sekarang karena rotor ditempatkan di celah udara ini, konduktor korsleting yang dipasang pada rotor juga mengalami medan bolak-balik ini.
• Karena medan, arus diinduksi di konduktor rotor.
• Karena arus melewati konduktor rotor, medan magnet juga akan dihasilkan di sekitar rotor.
• Setelah interaksi antara medan magnet rotor yang dihasilkan dan medan magnet stator, gaya dialami oleh rotor.
• Gaya ini menggerakkan rotor sepanjang sumbu dan dengan demikian kita akan mengalami gerakan rotasi.
• Karena tegangan terus berubah tegangan sinusoidal, rotor juga terus berputar di sepanjang porosnya. Dengan demikian kita akan memiliki keluaran mekanis kontinu untuk tegangan masukan fasa tunggal yang diberikan.

Meskipun kami telah mengasumsikan rotor akan berputar secara otomatis setelah daya diberikan ke motor satu fase, itu tidak terjadi. Karena medan yang dibangkitkan oleh motor induksi satu fasa adalah medan magnet bolak-balik dan bukan medan magnet yang berputar. Jadi pada saat start motor rotor terkunci pada posisinya karena gaya yang dialami olehnya karena kumparan bawah dan kumparan atas akan memiliki besaran yang sama dan arah yang berlawanan. Jadi pada awalnya, gaya total yang dialami oleh rotor adalah nol. Untuk menghindari hal ini, kami akan menggunakan belitan bantu untuk motor induksi untuk menjadikannya motor yang dapat memulai sendiri. Belitan bantu ini akan menyediakan medan yang diperlukan untuk membuat rotor bergerak di awal. Contoh kasus ini adalah kipas angin listrik yang kita lihat dalam kehidupan sehari-hari,yang merupakan kapasitor start dan menjalankan motor induksi dengan belitan bantu yang dihubungkan secara seri dengan kapasitor.

Motor Induksi Tiga Fasa

Motor Induksi yang bekerja dengan tenaga listrik AC tiga fasa disebut Motor Induksi Tiga Fasa. Biasanya, Motor Induksi Tiga Fasa digunakan di industri dan tidak cocok untuk aplikasi rumah.

Saluran listrik yang tersedia untuk industri adalah 400V / 50Hz Tiga fase empat saluran listrik AC dan motor Induksi yang bekerja pada pasokan ini di industri disebut Motor Induksi Tiga Fasa.

Untuk lebih memahami prinsip kerja motor induksi tiga fasa mari kita lihat konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa.

Sini,

• Belitan fase A dimulai dari segmen atas diikuti oleh segmen bawah seperti yang ditunjukkan pada gambar.
• Sedangkan untuk dua ujung Fase, satu belitan terhubung ke saluran listrik Fase A dari catu daya tiga fase sementara ujung lainnya terhubung ke netral dari catu daya tiga fase empat fase yang sama. Hal ini dimungkinkan karena dalam catu daya tiga fase empat saluran kami memiliki tiga saluran pertama yang membawa tiga tegangan saluran sedangkan saluran keempat netral.
• Gulungan dua fase lainnya mengikuti pola yang sama seperti fase A.Pada dua ujung belitan Fase B, satu terhubung ke saluran listrik Fase B dari catu daya tiga fase sementara ujung lainnya terhubung ke netral dari tiga fase yang sama catu daya empat baris.
• Struktur rotornya mirip dengan sangkar tupai dan merupakan tipe rotor yang sama yang digunakan pada motor induksi satu fasa.

Sekarang jika kita memberikan tenaga listrik ke belitan tiga fase stator maka arus mulai mengalir di ketiga belitan. Karena aliran arus ini, medan magnet akan dihasilkan oleh kumparan dan medan ini akan mengalir melalui jalur resistivitas magnet yang lebih sedikit yang disediakan oleh inti berlapis. Di sini struktur motor dirancang sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dibawa oleh inti terkonsentrasi pada celah udara di pusat tempat rotor ditempatkan. Jadi medan magnet yang dipusatkan oleh inti di celah tengah mempengaruhi konduktor di rotor sehingga menginduksi arus di dalamnya.

Dengan adanya arus konduktor, rotor juga menghasilkan medan magnet yang berinteraksi dengan medan stator pada waktu tertentu. Dan karena interaksi ini, rotor mengalami gaya yang mengarah pada putaran motor.

Di sini medan magnet yang dihasilkan oleh stator adalah jenis berputar karena daya tiga fasa, tidak seperti jenis bolak-balik yang kita bahas pada motor satu fasa. Dan karena medan magnet yang berputar ini, rotor mulai berputar dengan sendirinya bahkan tanpa adanya dorongan awal. Hal ini membuat motor Tiga Fasa menjadi tipe yang mulai sendiri dan kami tidak memerlukan belitan bantu untuk motor jenis ini.