Salah satu komponen yang sering ditemukan menjadi penyebab masalah pada alat rumah tangga bermotor seperti kulkas, freezer, mesin cuci, AC dan lain-lain adalah komponen elektronik yang disebut kapasitor [capacitor]. Dalam artikel ini akan tetap ditulis capacitor.
Komponen capacitor berfungsi untuk menyimpan energi listrik pada sementara waktu. Pada rangkaian listrik alat rumah tangga bermotor biasanya capacitor yang dipakai adalah capacitor AC, komponen ini tersusun atas dua buah kepingan pada dua sisi yang ditengahnya dipisahkan oleh material insulator atau disebut material dielektrik. Dengan komposisi seperti demikian capacitor dapat menyimpan muatan electron. Sebagaimana kita ketahui dalam rangkaian listrik AC, tegangan dan arus selalu berubah-ubah arah pergerakannya, sedangkan pergerakan electron tetap ke satu arah oleh karena itu maka electron cenderung untuk mengisi salah satu keping daripada capacitor, sehingga pada suatu ketika muatan pada keping capasitor tersebut menjadi lebih besar daripada muatan pada sumber tegangannya, pada kondisi seperti ini keping yang penuh dengan muatan listrik itu dapat melepaskan muatannya melalui rangkaian dan mengalir ke keping di sisi yang berlawanan, siklus ini akan berlanjut terus mengikuti siklus aliran listrik yang sedang berjalan. Silahkan perhatikan ilustrasi keterangan di atas pada gambar di bawah ini:
Pada rangkaian motor peralatan rumah tangga seperti kulkas, freezer, AC atau refrigerator dapat ditemukan minimal 2 buah capasitor yaitu RUN CAPACITOR dan START CAPACITOR . Keduanya merupakan capacitor type electrolytic yang dipasang dalam posisi yang berbeda pada rangkaian kelistrikan motor, oleh karena itu keduanya memiliki perbedaan cara kerja, selain itu secara fisik dapat dilihat perbedaan ukurannya untuk RUN CAPACITOR mempunyai ukuran lebih kecil daripada START CAPACITOR, adapun kapasitasnya untuk RUN CAPACITOR yaitu antara 5 microfarad sampai dengan 40 microfarad sedangkan untuk START CAPACITOR kapasitasnya antara 95 micro farad sampai dengan 400 microfarad.
CAPASITOR STARTING yang dipasang pada rangkaian start motor fungsinya untuk membantu menggerakan motor pada saat pertama kali motor dijalankan, jadi bekerja hanya dalam beberapa detik saja, jika capacitor ini bekerja terlalu lama atau terlalu sering dapat menyebabkan panas sehingga capacitor mudah rusak. Lain lagi dengan CAPACITOR RUN, yang ini akan terus bekerja selama motor beroperasi.
Mengapa dibutuhkan CAPASITOR RUN, simak penjelasan berikut;
Sebagaimana kita pahami bahwa ketika energi listrik dialirkan untuk menjalankan motor satu phase selalu ada perbedaan phase antara tegangan dan arus yang disebabkan oleh pengaruh induksi, perbedaan ini menyebabkan terciptanya arus lebih [waste current], dan mengakibatkan perputaran motor menjadi tidak normal, untuk menghilangkan perbedaan phase tersebut maka dipasanglah CAPACITOR RUN.
Demikian ulasan mengenai capacitor yang ada pada peralatan rumah tangga, semoga bermanfaat.
Motor Kapasitor Start dan Motor Kapasitor Running
Konstruksi sebuah motor kapasitor mirip dengan motor fasa belah, hanya pada jenis kapasitor ini di tambah satu unit kapasitor. Motor kapasitor bekerja untuk tegangan AC satu fasa dan umumnya banyak digunakan untuk pompa air, refrigerator, compressor udara, mesin cuci dan lainnya. Tempat kedudukan kapasitor pada motor terletak pada bagian atas motor ada juga yang di dalam kerangka motor itu sendiri. Kapasitor ini berfungsi untuk mempertinggi kopel awal dan mengurangi arus start pada motor kapasitor dan geseran fasa antara belitan utama dan bantu lebih dipertajam.
Jenis kapasitor yang banyak digunakan pada jenis motor kapasitor ini antara lain:
1. Kapasitor kertas [The Paper Capacitor]
2. Kapasitor minyak [The oil Capacitor]
3. Kapasitor elektrolit [The electrolytic Capacitor]
Umumnya kapasitas dari kapasitor ini antara 6 mikroF – 150 mikroF. Menurut hubungan kapasitornya jenis motor kapasitor dapat dibagi menjadi tiga macam yaitu:
1. Motor kapasitor start [starting capacitor motor]
2. Motor kapasitor tetap/ running [permanent capacitor motor]
3. Motor kapasitor start/ running [start-running capacitor motor]
1. Motor kapasitor start [starting capacitor motor]
Motor ini adalah merupakan jelmaan dari motor fasa belah, tetapi mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan belitan bantu dan sakelar sentrifugal, secara konstruktif sama persis, hanya ditambah satu unit kapasitor untuk memperbesar kopel awal [start]. Seperti dikatakan di awal prinsip kerja motor kapasitor start ini sama seperti motor induksi, yaitu jika pada lilitan utama diberikan sumber arus maka akan terjadi medan magnit putar [fluks magnit] yang ada dan besarnya sama, tidak ada resultan gaya. Tetapi dengan adanya lilitan bantu dan kapasitor maka ada beda fasa diantara keduanya, disinilah terjadi fluksi magnit dan resultan gaya yang berbeda maju atau mundur tergantung besarnya resultan gaya itu sendiri dan pada umumnya terjadi resultan gaya searah jarum jam sehingga motor dapat berputar ke kanan. Setelah motor berputar 75% dari putaran nominal maka sakelar sentrifugal bekerja memutuskan rangkaian lilitan bantu dan motor bekerja hanya dengan lilitan utama.
Keuntungan motor jenis ini dibanding dengan type motor fasa belah adalah:
1. Mempunyai kopel yang lebih
kuat.
2. Faktor kerjanya lebih besar
[mendekati 1]
Adapun bagian-bagian yang terpenting dari motor ini adalah:
1. Stator [tempat belitan utama
dan bantu] pada alur-alur stator
2. Rotor sangkar dengan
porosnya
3. Bantalan peluruh [laher]
4. Tutup stator dan rangka body
5. Kapasitor
6. Ujung-ujung terminal motor
2. Motor kapasitor tetap/running [permanent capacitor motor]
Motor ini mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan kumparan bantu, terhubung paralel dengan kumparan utama dan terhubung langsung paralel dengan sumber listrik. Belitan utama, lilitan bantu dan kapasitor tetap terhubung pada sirkuit jala-jala saat motor bekerja.
Jenis motor ini banyak digunakan pada pompa air satu fasa, dimana lilitan utama dan bantu jumlah lilitannya sama banyak tetapi diameter kawatnya berbeda diantara keduanya. Diameter kawat lilitan utama lebih besar dibanding diameter lilitan bantunya. Type motor ini kopel awalnya kurang bagus, tetapi kopel jalan [torsi jalan] merata. Kebanyakan pompa air berbagai merek banyak menggunakan jenis motor running kapasitor dengan kecepatan mendekati 3000 rpm.
3. Motor kapasitor start/ running [start-running capacitor motor]
Jenis motor ini adalah perpaduan antara motor start kapasitor dan running kapasitor, dimana tujuan dibuatnya double kapasitor adalah untuk memperioleh kopel awal yang lebih besar dan kopel jalan yang merata. Jenis motor ini banyak digunakan pada room air conditioner.
Berdasarkan
karakteristik dari arus listrik yang mengalir, motor AC [Alternating Current,
Arus Bolak-balik] terdiri dari 2 jenis, yaitu:
1. Motor listrik AC /
arus bolak-balik 1 fasa
2. Motor listrik AC /
arus bolak-balik 3 fasaPembahasan dalam
artikel kali ini di titik beratkan pada motor listrik AC 1 fasa, yang terdiri
dari:
• Motor Kapasitor
• Motor Shaded Pole
• Motor UniversalSebelumnya akan lebih
baik jika anda membaca artikel mengenai motor listrik di siniPrinsip
kerja Motor AC Satu FasaMotor AC satu fasa
berbeda cara kerjanya dengan motor AC tiga fasa, dimana pada motor AC tiga fasa
untuk belitan statornya terdapat tiga belitan yang menghasilkan medan putar dan
pada rotor sangkar terjadi induksi dan interaksi torsi yang menghasilkan putaran.
Sedangkan pada motor satu fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa
utama [belitan U1-U2] dan belitan fasa bantu [belitan Z1-Z2], lihat gambar1.
Gambar 1. Prinsip
Medan Magnet Utama dan Medan magnet Bantu Motor Satu fasaBelitan utama menggunakan
penampang kawat tembaga lebih besar sehingga memiliki impedansi lebih kecil.
Sedangkan belitan bantu dibuat dari tembaga berpenampang kecil dan jumlah
belitannya lebih banyak, sehingga impedansinya lebih besar dibanding impedansi
belitan utama.Grafik arus belitan
bantu Ibantu dan arus belitan utama Iutama berbeda fasa sebesar φ, hal ini
disebabkan karena perbedaan besarnya impedansi kedua belitan tersebut.
Perbedaan arus beda fasa ini menyebabkan arus total, merupakan penjumlahan
vektor arus utama dan arus bantu. Medan magnet utama yang dihasilkan belitan
utama juga berbeda fasa sebesar φ dengan medan magnet bantu.
Gambar 2. grafik
Gelombang arus medan bantu dan arus medan utama
Gambar 3. Medan magnet
pada Stator Motor satu fasaBelitan bantu Z1-Z2
pertama dialiri arus Ibantu menghasilkan fluks magnet Φ tegak lurus, beberapa
saat kemudian belitan utama U1-U2 dialiri arus utama Iutama. yang bernilai
positip. Hasilnya adalah medan magnet yang bergeser sebesar 45° dengan arah
berlawanan jarum jam. Kejadian ini berlangsung terus sampai satu siklus
sinusoida, sehingga menghasilkan medan magnet yang berputar pada belitan
statornya.Rotor motor satu fasa
sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentuk batang-batang kawat yang
ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupai bentuk sangkar tupai, maka
sering disebut rotor sangkar.
Gambar 4. Rotor
sangkarBelitan rotor yang
dipotong oleh medan putar stator, menghasilkan tegangan induksi, interaksi
antara medan putar stator dan medan magnet rotor akan menghasilkan torsi putar
pada rotor.Motor
KapasitorMotor kapasitor satu
phasa banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga seperti motor pompa air,
motor mesin cuci, motor lemari es, motor air conditioning. Konstruksinya
sederhana dengan daya kecil dan bekerja dengan tegangan suplai PLN 220 V, oleh
karena itu menjadikan motor kapasitor ini banyak dipakai pada peralatan rumah
tangga.
Gambar 5. Motor
kapasitorBelitan stator terdiri
atas belitan utama dengan notasi terminal U1-U2, dan belitan bantu dengan
notasi terminal Z1-Z2 Jala-jala L1 terhubung dengan terminal U1, dan kawat
netral N terhubung dengan terminal U2. Kondensator kerja berfungsi agar
perbedaan sudut phasa belitan utama dengan belitan bantu mendekati 90°.
Pengaturan arah putaran
motor kapasitor dapat dilakukan dengan [lihat gambar6]:
• Untuk menghasilkan
putaran ke kiri [berlawanan jarum jam] kondensator kerja CB disambungkan ke
terminal U1 dan Z2 dan terminal Z1 dikopel dengan terminal.
• Putaran ke kanan
[searah jarum jam] kondensator kerja disambung kan ke terminal Z1 dan U1 dan
terminal Z2 dikopel dengan terminal U1.
Gambar 6. Pengawatan
motor kapasitor dengan pembalik putaran.Motor kapasitor dengan
daya diatas 1 KW di lengkapi dengan dua buah kondensator dan satu buah saklar
sentrifugal. Belitan utama U1-U2 dihubungkan dengan jala-jala L1 dan Netral N.
Belitan bantu Z1-Z2 disambungkan seri dengan kondensator kerja CB, dan sebuah
kondensator starting CA diseri dengan kontak normally close [NC] dari saklar
sentrifugal, lihat gambar 7.Awalnya belitan utama
dan belitan bantu mendapatkan tegangan dari jala-jala L1 dan Netral. Kemudian
dua buah kondensator CB dan CA, keduanya membentuk loop tertutup sehingga rotor
mulai berputar, dan ketika putaran mendekati 70% putaran nominalnya, saklar
sentrifugal akan membuka dan kontak normally close memutuskan kondensator bantu
CA.
Gambar 7. Pengawatan
dengan Dua KapasitorFungsi dari dua
kondensator yang disambungkan parallel, CA+CB, adalah untuk meningkatkan nilai
torsi awal untuk mengangkat beban. Setelah putaran motor mencapai 70% putaran,
saklar sentrifugal terputus sehingga hanya kondensator kerja CB saja yang tetap
bekerja. Jika kedua kondensator rusak maka torsi motor akan menurun drastis,
lihat gambar 8.
Gambar 8. Karakteristik
Torsi Motor kapasitorMotorShaded
PoleMotor shaded pole atau
motor phasa terbelah termasuk motor satu phasa daya kecil, dan banyak digunakan
untuk peralatan rumah tangga sebagai motor penggerak kipas angin, blender.
Konstruksinya sangat sederhana, pada kedua ujung stator ada dua kawat yang
terpasang dan dihubung singkatkan fungsinya sebagai pembelah phasa.Belitan stator
dibelitkan sekeliling inti membentuk seperti belitan transfor mator. Rotornya
berbentuk sangkar tupai dan porosnya ditempatkan pada rumah stator ditopang dua
buah bearing.
Gambar 9. motor shaded
pole, Motor fasa terbelah.Irisan penampang motor
shaded pole memperlihatkan dua bagian, yaitu bagian stator dengan belitan
stator dan dua kawat shaded pole. Bagian rotor sangkar ditempatkan di
tengah-tengah stator, lihat gambar 10.
Gambar 10. Penampang
motor shaded pole.Torsi putar dihasilkan
oleh adanya pembelahan phasa oleh kawat shaded pole. Konstruksi yang sederhana,
daya yang kecil, handal, mudah dioperasikan, bebas perawatan dan cukup di
suplai dengan Tegangan AC 220 V, jenis motor shaded pole banyak digunakan untuk
peralatan rumah tangga kecil.Motor
UniversalMotor Universal
termasuk motor satu phasa dengan menggunakan belitan stator dan belitan rotor.
Motor universal dipakai pada mesin jahit, motor bor tangan. Perawatan rutin
dilakukan dengan mengganti sikat arang yang memendek atau pegas sikat arang
yang lembek. Kontruksinya yang sederhana, handal, mudah dioperasikan, daya yang
kecil, torsinya yang cukup besar motor universal dipakai untuk peralatan rumah
tangga.
Gambar 11. komutator
pada motor universal.Bentuk stator dari
motor universal terdiri dari dua kutub stator. Belitan rotor memiliki dua belas
alur belitan dan dilengkapi komutator dan sikat arang yang menghubungkan secara
seri antara belitan stator dengan belitan rotornya. Motor universal memiliki
kecepatan tinggi sekitar 3000 rpm.
Gambar 12. stator dan
rotor motor universalAplikasi motor
universal untuk mesin jahit, untuk mengatur kecepatan dihubungkan dengan
tahanan geser dalam bentuk pedal yang ditekan dan dilepaskan.Semoga bermanfaat.