Konstruksi dasar sebuah motor listrik terdiri dari dua bagian pokok yaitu bagian yang tetap (stator) dan bagian yang bergerak/beputar (rotor). Bagian stator pada motor listrik terdiri dari pasangan kutub magnet, yakni kutub Utara dan kutub Selatan. Pada umumnya kutub magnet pada sebuah motor adalah kutub magnet buatan yang dibuat berdasarkan prinsip kerja elektromagnetik.
Untuk keperluan tersebut pada stator motor listrik terdapat kumparan untuk mengalirnya arus listrik kemagnetan. Oleh karena itu kumparan tersebut disebut kumparan kemagnetan (magnetic winding). Arus listrik yang mengalir pada kumparan kemagnetan akan membentuk fluks magnetik utama. Kumparan kemagnetan disini disebut juga kumparan stator karena terletak pada stator motor. Bagian rotor pada motor listrik terdiri dari kumparan yang dialiri oleh arus listrik dari luar dan oleh karena itu disebut kumparan tegangan (voltage winding). Arus listrik yang mengalir pada kumparan tegangan akan membentuk arah fluks magnetik bantu. Kumparan tegangan disini disebut juga kumparan rotor karena terletak pada rotor motor.
Kumparan rotor pada motor listrik arus bolak balik memperoleh tegangan atau arus listrik berdasarkan jumlah fasa tenaga listrik yang digunakan. Oleh karen itu motor listrik arus bolak balik dikenal 2 jenis motor listrik yakni motor listrik satu fasa dan motor listrik tiga fasa.
A. Motor Listrik AC 1 fasa
Pada motor listrik AC 1 fasa, rotornya terletak dalam medan magnetik yang berubah-ubah (bergerak) sehingga pada rotor terbentuk tegangan induksi. Tegangan induksi menimbulkan arus listrik pada batang-batang rotor. Arus induksi pada rotor menimbulkan medan magnetik terbentuk disekitar rotor R. Karena adanya fenomena interaksi antara medan magnetik utama M yang berputar dan medan magnetik terbentuk disekitar rotor R maka rotor akan berputar.
Pada saat kondisi pengasutan (starting), interaksi kedua medan magnetik (magnetik utama M yang berputar dan medan magnetik R terbentuk disekitar rotor) belum mampu menyebabkan berputarnya rotor. Untuk itu, diperlukan medan magnetik bantu Aux yang fasanya berbeda fasa dengan medan magnetik M. Secara teoritis, diharapkan kedua medan magnetik tersebut berbeda fasa 90°.
Untuk menghasilkan medan magnetik yang berbeda fasa tentunya diperlukan dua arus listrik bolak balik yang berbeda fasa. Oleh karena itu, kumparan stator terdiri dari dua bagian yang masing-masing disebut kumparan stator utama ZM dan kumparan stator bantu ZAux. Pada masing-masing kumparan mengalir kuat arus listrik utama IM dan kuat arus listrik bantu IAux. Masing-masing arus akan membentuk medan magnetik.
Listrik arus bolak balik yang dipasok pada motor adalah listrik arus bolak balik berfasa satu sedangkan pada kumparan stator diharapkan terbentuk dua listrik arus bolak balik yang berbeda fasa 90°. Untuk memenuhi kondisi ini, secara praktis dapat dilakukan dengan dua cara, yakni menggunakan kapasitor dan menggunakan rangkaian penggeser fasa (split phase).
1. Motor Kapasitor
Motor kapasitor (capacitor motor) adalah motor satu fasa yang menggunakan kapasitor sebagai penggeser fasa arus listrik bantu IAux . Kapasitor C dipasang pada rangkaian kumparan bantu dan dipasang secara seri dengan kumparan bantu ZAux. Besar impedansi kumparan bantu ZAux sama besar dengan impedansi kumparan utama ZM.
2. Motor Penggeser Fasa
Motor penggeser fasa (split phase motor) adalah motor satu fasa yang menggunakan kumparan Bantu ZAux sebagai penggeser fasa arus listrik bantu IAux. Besar impedansi kumparan bantu ZAux tidak sama besar dengan impedansi kumparan utama ZM.
B. Motor Listrik AC 3 fasa
Pada dasarnya, motor listrik tiga fasa memiliki 3 (tiga) kumparan stator yang terpisah satu dengan lainnya. Masing-masing kumparan stator terdiri atas satu ujung masuk dan satu ujung keluar. Oleh karena itu, secara keseluruhan pada sebuah motor litrik tiga fasa terdapat 6 (enam) ujung sisi kumparan stator.
• Kumparan Z1 mempunyai ujung masuk U1 dan ujung keluar U2.
• Kumparan Z2 mempunyai ujung masuk V1 dan ujung keluar V2.
• Kumparan Z3 mempunyai ujung masuk W1 dan ujung keluar W2.
Keenam ujung kumparan dikeluarkan dari dalam motor dan terletak pada kotak terminal (terminal box). Keenam ujung kumparan ditempatkan 2 (dua) baris yang setiap barisnya merupakan ujung kumparan sejenis dari ketiga kumparan. Penempatan 2 (dua) ujung kumparan tidak pada baris yang sama. Setiap ujung kumparan ditempatkan pada kotak terminal menggunakan mur-baut. Hal ini dimaksudkan untuk memudahkan cara penghubungan ujung-ujung kumparan stator.
Sehubungan dengan keperluan tertentu, ujung-ujung kumparan stator tersebut dapat dihubungkan dengan sumber tenaga listrik tiga fasa dalam bentuk pola tertentu, yakni sambungan kumparan stator dalam bentuk hubungan segitiga (-delta) ataupun hubungan bintang (Y-star).
1. Hubungan Segitiga
Hubungan segitiga terbentuk bila dilakukan penyatuan masing-masing ujung kumparan stator berbeda jenis dari 2 (dua) buah kumparan stator yang berlainan sedangkan masing-masing titik simpul dihubungkan dengan masing-masing fasa dari sumber tenaga listrik tiga fasa.
Karakteristik tegangan dan kuat arus listrik pada hubungan segitiga adalah :
Besar tegangan terbentuk pada kumparan = besar tegangan sumber
UZ1 = U1
Besar kuat arus pada kumparan = besar kuat arus sumber
Keterangan
• U1 disatukan dengan W2 dan dihubungkan dengan fasa L1.
• V1 disatukan dengan U2 dan dihubungkan dengan fasa L2.
• W1 disatukan dengan V2 dan dihubungkan dengan fasa L3.
2. Hubungan Bintang
Hubungan bintang terbentuk bila dilakukan penyatuan masing-masing ujung kumparan stator sejenis dari ketiga kumparan stator sedangkan ketiga ujung lainnya dihubungkan dengan masing-masing fasa dari sumber tenaga listrik tiga fasa.
Keterangan ;
• U2, V2 dan W2 saling disatukan dan menjadi titik netral N.
• U1 dihubungkan dengan fasa L1.
• V1 dihubungkan dengan fasa L2.
• W1 dihubungkan dengan fasa L3.
Karakteristik tegangan dan kuat arus listrik pada hubungan bintang:Kuat arus pada kumparan = Kuat arus sumber
Penggunaan hubungan segitiga ataupun hubungan bintang pada sebuah motor listrik dilaksanakan antara lain karena
- besar tegangan sumber tersedia
- atau sistem pengasutan (starting)
Hal utama yang perlu menjadi perhatian pada penggunaan jenis hubungan yang dilakukan adalah memperhatikan batas pemberian tegangan pada kumparan stator. Pemberian tegangan pada kumparan stator tidak boleh melebihi batas ukur tegangan yang telah ditentukan.Bila sumbertegangan tersedia sama besar sedangkan jenis hubungan kumparan stator berbeda, maka: Besar daya listrik aktif pada hubungan segitiga = 3 x Besar daya listrik aktif pada hubungan bintang
P segitiga = 3 x P bintang
