LAPORAN PERBEZAAN MOTOR DAN PENJANA ARUS ULANG ALIK KUMPULAN 7

UNIVERSITI TUN HUSSEIN ONN MALAYSIA FAKULTI PENDIDIKAN
TEKNIKAL & VOKASIONAL

JABATAN PENDIDIKAN KEJURUTERAAN

LAPORAN TEKNIKAL PROJEK

LINK VIDEO : https://youtu.be/xWYJqGjYgKM

NAMA PELAJAR NURUL SYAHIRAH BINTI MASLEH
RAHMAH BINTI GANGRA
SEKSYEN HIDAYAH BINTI SAMIAN
NAMA PENSYARAH NOORFITRIAH BINTI ZULKEFLI
TAJUK TUGASAN 1
KOD KURSUS
NAMA KURSUS DR NURHANIM SAADAH BINTI ABDULLAH

PERBEZAAN MOTOR & PENJANA ARUS ULANG
ALIK (A.U)

BBV 30203

MESIN ELEKTRIK

KRITERIA PEMARKAHAN CATATAN

KANDUNGAN LENGKAP (5%)
PENGENALAN (20%)

SPESIFIKASI MODEL (10%)

PERBINCANGAN (20%)
RUJUKAN (5%)
JUMLAH (60%)

ISI KANDUNGAN

BIL PERKARA MUKA SURAT
1
1.0 Pengenalan Arus Ulang alik
1-2
1.1 Pengenalan Motor 2
1.2 Motor Arus Ulang Alik 3-6
6-8
2.0 Binaan Motor Arus Ulang Alik 9
2.1 Ciri-ciri Motor Arus Ulang Alik 10-12
2.2 Komponen Asas Motor 13
2.3 Jenis-jenis Motor Arus Ulang Alik 1 Fasa 14-16
2.4 Jenis-jenis Motor Aruhan 17-18
2.5 Jenis-jenis Motor Aruhan 3 Fasa 19-21
2.6 Aplikasi Motor Arus Ulang Alik 22-24
2.7 Prinsip Kendalian 25
2.9 Pengiraan
2.10 Formula Pengiraan
2.11 Kaedah Kawalan Motor Arus Ulang Alik
2.12 Hubungan antara Beban, Kelajuan dan
Tork

3.0 Penjana Arus Ulang Alik 26
3.1 Gelombang Sinus 26
3.2 Penjana Arus Ulang Alik Satu Fasa 27
3.3. Penjana Arus Ulang Alik Tiga Fasa 28
3.4 Binaan Penjana Arus Ulang Alik 28
3.5 Jenis-jenis Penjana Arus Ulang Alik 29-30
3.6 Bahagian Utama Penjana Arus Ulang Alik 31-33
3.7 Prinsip Operasi Penjana 34-36
3.8 Pengiraan 37

i

4.0 Kelebihan dan Kekurangan Penjana Arus 38
Ulang Alik
39
5.0 Aplikasi Penjana Arus Ulang Alik 40

6.0 Perbezaan Motor dan Penjana Arus Ulang
Alik

ii

PEMBAHAGIAN TUGAS

PERKARA NAMA PELAJAR
Pengenalan Arus Ulang alik HIDAYAH
1.1 Pengenalan Motor
1.2 Motor Arus Ulang Alik

Binaan Motor Arus Ulang Alik HIDAYAH
2.1 Ciri-ciri Motor Arus Ulang Alik &
2.2 Komponen Asas Motor
2.3 Jenis-jenis Motor Arus Ulang Alik 1 Fasa NOORFITRIAH
2.4 Jenis-jenis Motor Aruhan
2.5 Jenis-jenis Motor Aruhan 3 Fasa NURUL SYAHIRAH &
2.6 Aplikasi Motor Arus Ulang Alik RAHMAH
2.7 Prinsip Kendalian
2.8 Simulasi Kendalian Motor NURUL SYAHIRAH
2.9 Pengiraan NURUL SYAHIRAH
2.10 Formula Pengiraan NURUL SYAHIRAH
2.11 Kaedah Kawalan Motor Arus Ulang Alik
2.12 Hubungan antara Beban, Kelajuan dan Tork HIDAYAH
Penjana Arus Ulang Alik
3.1 Gelombang Sinus
3.2 Penjana Arus Ulang Alik Satu Fasa
3.3. Penjana Arus Ulang Alik Tiga Fasa
3.4 Binaan Penjana Arus Ulang Alik
3.5 Jenis-jenis Penjana Arus Ulang Alik
3.6 Bahagian Utama Penjana Arus Ulang Alik
3.7 Prinsip Operasi Penjana
3.8 Pengiraan
Kelebihan dan Kekurangan Penjana Arus Ulang
Alik
Aplikasi Penjana Arus Ulang Alik
Perbezaan Motor dan Penjana Arus Ulang Alik
Slaid Pembentangan

iii

Video HIDAYAH
Penyusun/Compiler RAHMAH &
NOORFITRIAH

iv

1.0 Pengenalan Arus Ulang Alik

Arus ulang alik merupakan arus yang sentiasa berubah-ubah alirannya mengikut masa
dan mengalir di dalam dua keadaan sama ada pada nilai negative atau pun nilai positif.
Perubahan arah aliran arus ini disebabkan oleh perbuahan kutub punca voltan penjana
arus ulang alik yang silih berganti. Arus ulang alik mempunyai beberapa bentuk
gelombang, selagi arus dan voltan bergantian. Arus ulang alik kebanyakan rumah dan
pejabat mempunyai voltan berayun yang menghasilkan gelombang sinus.

Gambarajah 1: Gelombang sinus arus ulang alik

1.1 Pengenalan Motor
Perkataan mesin menunjukkan kepada motor serta penjana. Motor digunakan sebagai
penerangan kerana dalam aplikasi industri motor merupakan peggerakan
utama sesebuah mesin pembuatan.Penjana selalunya digunakan untuk menghasilkan t
enaga elektrik semasa bekalan kuasa terputus. Selain itu, bekalan diberikan oleh arus
elektrik dan ini akan menghasilkan dayakilas untuk memutarkan jenis putaran
pergerakan magnet.

Motor elektrik ialah mesin yang menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga
makanikal. Unit kuasa motor elektrik ialah WATT (W) dan unit kuasa kudanya (Hp).
Ia digunakan dalam menentukan kuasa motor elektrik. Motor menggunakan Hukum
tangan kiri Flemming. Ibu jari menunjukkan arah daya, manakala jari telunjuk
menunjukan arah medan magnet dan jari tengah menunjukkan arah arus.

1

Gambarajah 2: Hukum tangan kiri Flemming

1.2 Motor Ulang Alik (AC)

Motor AC ialah jenis motor elektrik yang paling biasa digunakan. Motor AC adalah
jenis motor elektrik yang berfungsi menggunakan voltan AC (Alternating Current).
Motor AC mempunyai dua bahagian utama iaitu “pemegun” dan “pemutar”. Stator
adalah komponen motor AC statik. Rotor adalah komponen motor AC berputar. Motor
AC boleh dilengkapi dengan pemandu frekuensi ubah untuk mengawal laju sambil
menurunkan penggunaan tenaga.[1]

Motor AC dikelaskan dalam bentuk 1 fasa (fasa tunggal) dan tiga fasa. Bagi
pensuisan kuasa kecil, motor fasa tunggal biasanya digunakan. Saiznya lebih kecil dan
sesuai untuk aplikasi di rumah seperti peti sejuk, kipas dan mesin basuh. Apabila untuk
pertukaran kuasa mekanikal yang besar, motor tiga fasa digunakan dalam aplikasi
industri dan komersial. Terdapat dua jenis motor AC iaitu, motor AC segerak
(Synchronous Motor) dan Motor Aruhan AC (Induction motor)[2]

Gambarajah 3: Simbol motor elektrik

2

2.0 Binaan Motor Arus Ulang Alik

Gambarajah 4: Binaan motor arus ulang alik
2.1 Ciri-ciri Motor Arus Ulang Alik

• Mempunyai pemutar yang tidak disambung ke punca bekalan
• Motor ini menggunakan prinsip aruhan eleltromagnet seperti dalam pemgubah
• D.g.e akan teraruh didalam pengalir pada pemutar apabila fluks magnet

pada kutub medan memotong pengalir tersebut
2.2.Komponen - Komponen Asas[3]
1. Badan (frame)

a) Motor jenis ini biasanya diperbuat daripada keluli dengan tuangan (cast steel)
yang berbentuk selinder.

b) Motor jenis sederhana dan besar diperbuat dalam bentuk kotak.
c) Bahagian dalam badan menempatkan teras stator dan lilitan stator.

3

d) Teras stator terdiri dari lapisan – lapisan keluli yang bermutu tinggi. Lapisan-
lapisan ini bertebat diantaranya dan bertujuan untuk mengurangkan kesan –
kesan arus pusar.

e) Tudung-tudung motor yang berjaring berfungsi untuk menyekat kemasukan
bedazing ke dalam motor dan direka untuk mendapatkan ketegaran yang
maksimum.

2. Stator
a) Mempunyai alur- alur untuk mendapatkan lilitan – lilitan gelung tembaga.
b) Lilitan-lilitan ststor yang telah siap kemudiannya direndamkan ke dalam
varnis sintetik dan dipanaskan untuk membentuk lilitan yang kemas dan tidak
telap habuk serta kelembapan.

3. Peti Punca/kotak punca
a) Terdiri dari bongkah punca penebat yang ditempatkan dalam peti logam
b) Ianya ditapakkan ke atas gastet, untuk menghalang penyerapan habuk dan
kelembapan
c) Bagi motor – motor besar, penyambung didudukkan di ats barbar penebat dan
dijarakkan di antaranya bagi memudahkan penempatan kabel- kabel besar.
Hablur ini menyerap kelembapan yang terdapat dalam peti punca.
d) Hablur bertukar warna dari biru ke merah jambu.

4. Rotor
a) Rotor sangkar tupai dalam motor-motor kecil mengandungi pengalir tembaga
atau alminium yang ditempatkan ke dalam teras rotor yang berlapisan.
b) Biasanya alu -alur teras rotor berbentuk pencungan bagi mengurangan bunyi
bising dan pusuan-pusuan magnetik.
c) Rotor-rotor besar mempunyai pengalir -pengalir tembaga atau Loyang melalui
alur -alur di dalam lapisannya, dengan hujungnya dipatri kegelang hujung.
d) Ia juga membawa kipas yang dipasang berasingan, dan alur – alur ganti
udaraan diadakan di dalam teras rotor.
e) Kedua – dua permukaan rotor dan stator dimesin halus untuk memastikan
celahan udara antara rotor dan stator adalah tepat.

4

5. Aci (Shaft)
a) Diperbuat dari keluli ketahanan tinggi dan mempunyai kekunci untuk
menempatkan rotor dan kipas
b) Saiznya bergantung kepada rotor yang dibawa.

6. Galas (Bearing)
a) Terdiri dari alas bebola (ball bearing) dan alas rola (sleeve bearing) di dalam
motor -motor kecil dan menggunakan gris sebagai pelincir.
b) Tangkup alas dibuat dari besi tuangan memegang dan melindungi alas didalam
kandungan alas dari habuk.
c) Palam pelepas gris ditempatkan di bawah tangkup beading untuk
membenarkan bekalan gris yang cukup.
d) Alas jernal lazinya terdapat pada motor- motor jenis besar.

7. Gear
a) Tujuan untuk mengahsilkan kelajuan yang rendah atau yang dikehendaki
dengan tidak berubahnya daya kilas bagi motor tersebut.
b) Untuk menghasilkan kelajuan yang sangt rendah 2 atau lebih gear diperlukan.

8. Suis Empayar
a) Dipasang pada bahagian pemutar dalam motor.
b) Jenis kutub tunggal dan diendalikan secara daya empar yang diperolehi pada
pemutar berputar
c) Suis empar akan membuka/ putuskan litar belitan tambahanya setelah motor
berputar 70% - 80% kelajuan putaran medan magnet (kelajuan segerak)

9. Perisai hujung
a) Dilengkapkan kepada rangka motor bersama dengan galas bebola bagi
menyokong aci pemutar.
b) Tugasnya untuk memegang pemutar dan galas bebola perlindungan bahgian
motor.

5

10. Kuk
a) Diperbuat dari besi tuang dan bersirip bagi memerangkap udara untuk sejukkan
motor.
b) Bertugas untuk memegang pemengun dan menjadi pelengkap litar magnet dan
pelindung kepada motor daripada kerosakkan makanikal.

11. Kipas
a) Kipas dipasang pada bahagian depan dan belakang pemutar motor.
b) Berfungsi untuk menyejukkan motor.

2.3 Jenis-jenis Motor Arus Ulang Alik (AU)
• Motor segerak (Synchronous Motor)
• Motor aruhan

1) Motor segerak (Synchronous Motor)
Motor segerak ialah motor AC yang berfungsi pada kelajuan tetap pada

sistem frekuensi tertentu. Motor ini memerlukan arus terus (DC) untuk
penjanaan kuasa dan mempunyai tork permulaan yang rendah, dan oleh itu
motor segerak sesuai untuk aplikasi permulaan beban rendah, seperti pemampat
udara, penukar kekerapan (frekuensi) dan penjana motor. Motor segerak
mampu meningkatkan faktor kuasa sistem, oleh itu, ia sering digunakan dalam
sistem yang menggunakan banyak elektrik.[5]

Gambarajah 5: Komponen utama motor segerak

6

Bahagian Utama Motor Segerak

Bahagian utama terbahagi kepada dua iaitu pemutar (rotor) dan pemegun
(stator).

Pemutar (Rotor) Pemegun (Stator).

Perbezaan utama antara motor segerak Stator menghasilkan medan magnet

dan motor aruhan ialah pemutar mesin berputar yang berkadar dengan

segerak berjalan pada kelajuan yang kekerapan (frekuensi) yang dibekalkan

sama dengan medan magnet berputar. Ini

mungkin kerana medan magnet rotor

tidak lagi teraruh. Rotor mempunyai

magnet kekal atau arus DC-teruja, yang

terpaksa dikunci dalam kedudukan

tertentu apabila berhadapan dengan

medan magnet yang lain.

2) Motor aruhan

Motor aruhan ialah motor yang paling biasa digunakan dalam pelbagai peralatan
perindustrian. Popularitinya adalah kerana reka bentuknya yang ringkas, murah dan
mudah diperoleh, serta boleh disambungkan terus kepada sumber kuasa AC. Motor
aruhan pula berbeza dengan motor segerak, rotor pada motor aruhan tidak
disambungkan dengan mana-mana bekalan kuasa. Ianya, menggunakan aruhan
elektromagnet daripada medan magnet yang dihasilkan oleh belitan stator untuk
menghasilkan arus elektrik di dalam rotor. Menurut hukum Lorentz force, arus elektrik
yang mengalir di dalam medan magnet akan menghasilkan daya. Daya pusingan ini
seterusnya menghasilkan torque pada rotor. Selain itu, ianya juga tidak berputar dengan
kelajuan sama pada frekuensi arus bekalan. Oleh itu, ia juga dipanggil motor tidak
segerak (asynchronous motor). Motor aruhan memerlukan ‘slip’, bermaksud, rotor
perlu berputar sedikit perlahan berbanding medan magnet berpusing supaya arus
teraruh dapat dihasilkan di dalam belitan rotor.

7

Gambarajah 6: Komponen Motor aruhan

Bahagian Utama Motor Aruhan

- Dua bahagian bagi Motor Aruhan ialah rotor dan stator secara amnya ia

mempunyai maksud dan tugasnya sendiri:

Pemutar (rotor) Pemegun (stator)

1) Pemutar atau sekunder ialah 1) Pemegun atau utama adalah

bahagian yang berputar. bahagian yang pegun dalam

2) Tugas utama pemutar ialah motor

memutarkan aci (motor) dan 2) Dua tugas utama ialah sebagai

menghasilkan medan magnet teras untuk menghasilkan

yang akan bertindak balas medan magnet di pemegun

dengan medan berputar dan sebagai pelengkap litar

magnet.

8

2.4 Jenis-jenis Motor aruhan
Motor aruhan boleh dikelaskan kepada dua kumpulan utama (Parekh, 2003)[8]

Kumpulan motor satu fasa/fasa Kumpulan motor tiga fasa
tunggal
1. Motor Segerak
Motor Aruhan 2. Motor Aruhan

1. Motor berpemuat (Capacitor • Sangkar tupai
• Pemutar berlilit
start motor)

2. Motor fasa belah (Split phase

motor)
• Motor fasa belah pemula
pearuh rintangan tinggi.
• Motor fasa belah pemula
rintangan tinggi.
• Motor fasa belah pemula
perengang.
• Motor fasa belah pemula
pemuat.
• Motor fasa belah pemuat
pergerakkan pemuat.
• Motor fasa belah pemuat
pergerakkan
autopengubah

3. Motor kutub terteduh (Shaded
pole motor)

Motor Penukartertib
1. Motor tolakan (repulsion motor)
2. Motor semesta (universal motor)

9

2.5 Jenis-jenis Motor Tiga Fasa
Motor aruhan terbahagi dua jenis iaitu Sangkar Tupai dan Pemutar Belitan[3]

Sangkar Tupai Pemutar Belitan.
(Squirrel Cage motor) (Wound rotor)
• Motor ini mendapat nama kerana
pemutarnya dibina seakan-akan • Motor ini juga dikenali sebagai
sangkar tupai. motor gelang gelincir kerana
• Motor ini mempunyai pemegun sambungan belitannya ke
berbelit dengan tiga set belitan pemutar dibuat melalui 3
satu fasa yang diletakkan pada gegelang gelincir.
120-degree elektrik dan
disambung secara Bintang atau • Pemutar motor ini mempunyai
Delta. pemutar yang berbelit dan
disambungkan kepada 3
perintang 3 fasa yang boleh
dilaraskan oleh gelang gelincir.

10

Bahagian Utama Motor Aruhan

- Dua bahagian bagi Motor Aruhan ialah rotor dan stator secara amnya ia
mempunyai maksud dan tugasnya sendiri:[7]

Pemutar (Rotor) Pemegun (Stator).
Motor aruhan menggunakan dua jenis
rotor: 1) Stator diperbuat daripada
beberapa setem dengan slot untuk
1) Rotor sangkar tupai terdiri membawa belitan tiga fasa. Tatal
daripada rod pengalir tebal yang ini digelung untuk bilangan tiang
dipasang dalam grid slot selari. tertentu. Skrol dijarakkan secara
Batang-batang itu dilitar pintas geometri sebanyak 120 darjah.
pada kedua-dua hujungnya
dengan menggunakan gelang litar
pintas.

2) Rotor bebelit (wonder motor)
mempunyai tiga fasa, dua lapisan
dan belitan teragih. Pekeliling
sebanyak kutub stator. Tiga fasa
berwayar di bahagian dalam dan
hujung yang satu lagi
disambungkan ke gelang kecil
yang dipasang pada aci dengan
berus yang dipasang padanya.

11

Dari sini dapatlah difahami bahawa motor-motor aruhan mempunyai kebolehan
menghidupkan motor sendiri dengan tambahan bantuan luar. Ini menjadikan motor
aruhan mudah dikendalikan.[6]

Motor aruhan sangkar tupai lebih banyak digunakan kerana:

Kelebihan Kelemahan
Binaan mudah,tahan lasak serta Kelajuannya tidak boleh diubah
kukuh(terutama motor sangkar laras laras tanpa mengorbankan
tupai) mengorbankan kecekapannya.
Harga murah dan keboleharapan Sama seperti motor at jenis jenis
tinggi pirau.Kelajuannya menurun
dengan beban yang menambah
Kecekapan tinggi. Pada keadaan Dayakilas permulaannya adalah
normal, tiada berus diperlukan lebih rendah berbanding motor
dan akan kurangkan kehilangan pirau motor at
kehilangan geseran.
Faktor kuasa baik
Penyelenggaraan minimum
Dapat memulakan putaran dari
dari keadaan pegun dan tidak
memerlukan pemula motor
tambahan.

Motor aruhan pemutar belitan lebih banyak digunakan kerana:

Kelebihan Kelemahan
Daya kilas pemula -tinggi Kecekapan - rendah
Kelajuannya bolehubah / Kos pengendalian &
dikawal penyenggaraan - mahal

Boleh berputar pada beban berat Hagra - mahal
dengan sekata dan lancar

12

2.6 Aplikasi Motor Arus Ulang Alik Gambarajah

Contoh motor arus ulang
alik

1. Penggerak Mesin
dalam kilang

2. Penggerak Jam
3. Power Tools
4. Disk Drive
5. Mesin basuh
6. Kipas

13

2.7 Prinsip Kendalian

Gambarajah 8 : Prinsip Kendalian Motor A.U Fasa Tunggal

Separuh Putaran Pertama Separuh Putaran Kedua

Gambarajah 9 : Putaran Pertama Gambarajah 10 : Putaran Kedua

⚫ Arus mengalir melalui elektromagnet dan ⚫ Arus dalam elektromagnet dan gegelung
gegelung angker secara sesiri pada suatu angker bertukar arah serentak kerana
arah tertentu komutator bertukar kedudukan

⚫ Satu daya pusingan bertindak pada gegelung ⚫ Gegelung angker dan kutub elektromagnet
angker dan motor akan berputar disongsangkan serentak, motor terus
berputar pada arah yang sama

14

Prinsip Kendalian Motor 1 Fasa
⚫ Apabila voltan dibekalkan, kedua-dua belitan mula dan belitan larian akan

menghasilkan medan magnet.
⚫ Arus pada belitan mula adalah lebih kecil kerana luas keratan rentas adalah kecil

dan rintangan belitan pengalir adalah tinggi.
⚫ Arus pada belitan larian adalah tinggi kerana luas keratin rentas yang besar dan

nilai rintangan pada pengalir adalah rendah.
⚫ Kedua-dua perbezaan ini menyebabkan perbezaan fasa di antara arus dengan

voltan pada belitan mula dan bellitan larian.
⚫ Ini akan menghasilkan medan magnet berputar.
⚫ Medan magnet berputar akan bergerak dengan satu kelajuan yang dinamakan

kelajuan segerak (Ns). Kelajuan segerak ini bergantung kepada bilangan kutub dan
frekuensi bekalan.

Ns = 120f
P

f = Frekuensi bekalan (Hz)
P = Bilangan kutub
N = Kelajuan segerak (psm)
⚫ Medan magnet berputar akan memotong jalur-jalur pengalir pada pemutar.
⚫ D.g.e. yang akan terhasil apabila medan magnet berputar memotong jalur-jalur
pengalir dan seterusnya menghasilkan medan magnet pada pemutar.
⚫ Kedua-dua medan segerak dan pemutar akan bertindak di antara satu sama lain.
⚫ Daya kilas permulaan untuk menggerakkan motor akan terhasil dari tindak balas
medan magnet berputar dengan medan magnet pemutar.

15

Prinsip Kendalian Motor 3 Fasa Penerangan
Jenis Motor
⚫ Apabila dibekalkan voltan 3 fasa,
Motor Aruhan Sangkar Tupai medan magnet berputar akan terhasil
dan akan berputar pada satu kelajuan
Motor Permutar Berlilit yang dipanggil kelajuan segerak.

⚫ Medan magnet berputar dan akan
memotong jalur-jalur pengalir
pemutar.

⚫ Daya gerak elektrik ( d.g.e ) akan
terhasil dalam pengalir pemutar.

⚫ Apabila d.g.e terhasil dan akan
menyebabkan berlakunya pengaliran
arus di dalam jalur-jalur pengalir
pemutar dan akan menghasilkan
medan magnet pada pemutar.

⚫ Jadi, tindak balas kedua-dua medan
magnet ini akan menghasilkan daya
kilas untuk menggerakkan pemutar.

⚫ Apabila dibekalkan 3 fasa, medan
magnet akan terhasil seterusnya akan
berputar pada satu kelajuan yang
dipanggil kelajuan segerak.

⚫ Medan magnet berputar akan
memotong belitan pengalir pemutar

⚫ D.g.e akan terhasil pada pengalir
pemutar, menyebabkan berlakunya
pengaliran arus dalam belitan
pemutar tersebut [9].

16

2.8 Pengiraan

1. Kelajuan Segerak
⚫ Medan stator berputar pada kelajuan yang dinamakan kelajuan segerak
⚫ Kelajuan faktor segerak bergantung kepada :

1. Frekuensi arus bekalan
2. Bilangan kutub
3. Amplitud voltan bekalan
4. Amplitud voltan stator
5. Saiz beban dan kapasitor atau aruhan.

2. Kegelinciran (Slip)
⚫ Perbezaan antara kelajuan stator dan kelajuan rotor dipanggil gelinciran
⚫ Ns ialah kelajuan segerak bagi medan berputar dan bukannya kelajuan rotor
⚫ Rotor sentiasa berputar pada kelajuan yang kurang sedikit dari kelajuan segerak

sebanyak 2% hingga 5% dan bergantung pada beban mekanik yang tersambung
pada motor.

3. Frekuensi Kegelinciran
⚫ Apabila motor dihidupkan arus akan mengalir dalam belitan stator dan seterusnya

akan menghasilkan medan magnet yang akan berputar pada kelajuan yang sama
seperti kelajuan segerak
⚫ Semasa rotor berada dalam keadaan pegun, medan magnet akan berputar pada
kelajuan yang akan merentasi pengalir rotor dan seterusnya akan menghasilkan
daya gerak elektrik dan juga arus yang tinggi dalam pengalir rotor.

17

⚫ Frekuensi arus dan d.g.e rotor semasa rotor dalam keadaan pegun sama dengan
frekuensi bekalan.

⚫ Apabila rotor mula berputar dan semakin laju, nilai arus dan d.g.e menjadi
rendah, hal ini kerana arus dan d.g.e rotor mempunyai magnitud dan frekuensi
yang berkadar dengan kelajuan relatif antara fliks magnet dan rotor.

⚫ Faktor gelinciran :
1. Frekuensi arus yang teraruh dalam rotor akan berubah jika kelajuan rotor
berubah
2. Lebih tinggi kelajuan rotor, semakin sedikit garisan daya yang dipotong oleh
pengalir rotor per unit masa
3. Frekuensi rotor berkurang apabila kelajuan rotor bertambah
4. Frekuensi arus rotor boleh dikira dengan mendarab frekuensi stator bekalan
dengan gelinciran.

18

2.10 Formula Pengiraan

Kelajuan Segerak Kegelinciran ( Slip ) Frekuensi Kegelinciran
Pengiraan : Pengiraan : Pengiraan :

120 − 120
S = S = 1 ) Ns - Nr =

Di mana Di mana 2 ) fr = × ( Ns - Nr)
120

Ns = Kelajuan medan stator S = gelinciran

segerak (p.p.m / pusingan Ns = Kelajuan segerak 120
per minit ) (p.p.m) 3 ) P =

f = Frekuensi ( Hz / Hertz ) Nr = Kelajuan rotor (p.p.m)

P = Bilangan kutub magnet

yang dihasilkan oleh belitan Ganti (3) kedalam (2)

3 fasa ⚫ S = 0 pada keadaan

tanpa beban ( rotor ( − ) 120
120
berputar pada kelajuan 4 ) fr = ×

segerak

⚫ S = 1 pada keadaan fr = Sfs
rotor pegun / terkunci
Ketika s =1 fr = fs

Daya kilas aci, ( Tsh ) Arus talian ( IL ) Arus Fasa ( IP )

ℎ = 9.55 ×
= =
√3
√3 × 19

Contoh Pengiraan

Kelajuan Segerak Kegelinciran ( Slip )

Contoh Contoh

Kirakan kelajuan segerak bagi motor Motor aruhan 6 kutub diuji oleh sumber
aruhan tiga fasa yang mempunyai 20 bekalan 3 fasa, 60 Hz. Jika kelajuan
kutub per fasa apabila ianya beban penuh adalah 1140 p.p.m, kirakan
disambungkan kepada 50 Hz daripada kegelinciran (slip)
sumber bekalan

Penyelesaian Penyelesaian
Ns = 120 f/P Kelajaun segerak motor :
Ns = 120 f/P
50
= 120 × 20 60
= 300 p.p.m = 120 × 6

= 1200 p.p.m

Perbezaan kelajuan kegelinciran :
Ns - Nr = 1200 -1400

= 60 p.p.m

Maka, kegelinciran (slip)
S = (Ns-Nr) / Ns

60
= 1200
= 0.50 atau 5%

20

Contoh Soalan:

Sebuah motor aruhan 40 kW, 8 kutub disambungkan kepada bekalan 415 V, tiga fasa,
50 Hz. Pada keadaan beban penuh, kecekapannya ialah 85%. Faktor kuasa 0.8
mengekor dan gelincir S sebanyak 3%. Kirakan
a) kelajuan putaran rotor.
b) frekuensi rotor.
c) daya kilas aci (shaft torque)
d) arus fasa dan arus talian jika stator bersambung delta

Penyelesaian : b)
Fr = 0.03 x 50
a) = 1.5 Hz
120 × 50

= 8
= 750 rpm
750 −

0.03 = 750
Nr = 727.5 rpm

c) d)
9.55 × 40 40

ℎ = 727.5 =
= 525 rpm √3 × 415 0.8

= 69.6 A
69.6

=
√3

= 40.2 A

21

2.11 Kaedah Kawalan Motor Arus Ulang Alik

Kaedah Penerangan
1. Mengubah voltan ⚫ Apabila sumber voltan diubah,

frekuensi adalah tetap iaitu 50 Hz.

⚫ Kelajuan boleh diubah dengan
menukar voltan yang dikenakan pada
stator

⚫ Dayakilas berkadar terus dengan 2
voltan bekalan akan mengakibatkan
motor tidak berupaya memacu beban
pada kelajuan rendah

⚫ Cara mengawal kelajuan

menggunakan voltan bolehubah ini

adalah untuk mengawal motor

2. Mengubah frekuensi 1. Shaded pole
2. Permanent-split
3. Capacitor-wound
4. Motor AU universal
⚫ Frekuensi diubah, voltan stator
adalah tetap
⚫ Daya kilas maksima yang dihasilkan
oleh motor tidak akan berkurang
dengan kelajuan.
⚫ Jika mengubah frekuensi voltan
stator akan menghasilkan kawalan
kelajuan motor aruhan polifasa yang
terbaik

22

3. Mengubah bilangan kutub ⚫ 3 bahagian asas kawalan kelajuan
frekuensi :

1. Motor tiga fasa

2. Unit penukar kuasa ( power
conversion unit )

3. Stesen kawalan operator (
operator’s control station )

⚫ Kelajuan bagi fluks berputar boleh
dikurangkan apabila membuat
penambahan pada bilangan kutub.

⚫ Kelajuan bagi medan berputar
bergantung kepada frekuensi bekalan
dan bilangan kutub pada stator.

⚫ Kelajuan segerak akan bertambah
jika frekuensi bertambah dan akan
berkurang jika bilangan kutub
berkurang

23

Contoh Pengiraan
Contoh :
Motor aruhan 6 kutub diuja oleh sumber bekalan tiga fasa, 60 Hz. Jika kelajuan beban penuh
adalah 1140 p.p.m, kirakan frekuensi kegelinciran.
Penyelesaian :

120
Ns =

120 (50)
=6

= 1000 p.p.m
−
S =
1000−950
= 1000
= 0.50
Fr = S × Fs
= 0.05 × 50
= 2.5 Hz

24

2.12 Hubungan antara beban, kelajuan dan tork

Gambarajah 12 : Graf Perbandingan Kelajuan Tork bagi Motor Aruhan AC Tiga Fasa
Rajah di atas menunjukkan graf perbandingan kelajuan tork bagi motor aruhan AC tiga fasa
dengan arus yang telah ditetapkan. Jika motor (Parekh, 2003) adalah seperti berikut:
⚫ Mula menghidupkan ternyata terdapat arus penyalaan awal yang tinggi dan tork rendah

"tork tarik"(“pull-up torque”).
⚫ Pada kelajuan penuh 80%, tork berada pada tahap tertinggi "tork tarik keluar" (“pull-up

torque”) dan arus mula menurun.
⚫ Pada kelajuan penuh, atau kelajuan segerak, tork dan arus stator turun kepada sifar[5].

25

3.0 Penjana Arus Ulang Alik
Penjana arus ulang alik beroperasi sama seperti penjana arus terus iaitu berasaskan prinsip
aruhan elektromagnetik. Dimana kedua-dua penjana ini mempunyai gelung angker dan medan
magnet. Dalam penjana arus terus angker yang berputar dan medan magnet pegun sebaliknya
dalam penjana arus ulang alik kebanyakannya medan magnet yang berputar dan angker pegun.
PPenjana a.u juga dikenali sebagai pengulang alik (alternator). Penjana AC terbahagi dua jenis
iaitu penjana AC satu fasa dan penjana AC tiga fasa[13].

Gambarajah 13 : Penjana gegelung Arus ulang alik

3.1 Gelombang Sinus
Pada saat gelung berada dalam kedudukan menegak seperti Rajah 2 membangunkan voltan
sinus pada 0° dimana sisi gegelung bergerak selari dengan medan dan tidak memotong garisan
daya magnet dimana tiada voltan teraruh dalam gelung. Apabila gegelung berputar mengikut
arah jam, bahagian gegelung akan memotong garisan daya magnet dalam arah yang
bertentangan. Arah voltan ini bergantung krpada arah pergerakan gegelung.
Voltan teraruh menambah dalam siri, menjadikan slip ring X seperti pada rajah 1 positif (+)
dan slip ring Y seperti pada rajah 1 negatif (-). Potensi merentasi perintang R akan
menyebabkan arus mengalir dari Y ke X melalui perintang. Arus ini akan meningkat sehingga
mencapai nilai maksimum apabila gegelung mendatar kepada garis daya magnet seperti Rajah
2 membangunkan voltan sinus pada 90°. Gegelung mendatar bergerak berserenjang dengan
medan dan memotong bilangan garisan magnet yang paling banyak. Apabila gegelung terus
berputar, voltan dan arus teraruh berkurangan sehingga ia mencapai sifar, di mana gegelung
sekali lagi berada dalam kedudukan menegak seperti Rajah 2 membangunkan voltan sinus pada
180°. Dalam separuh revolusi yang lain, voltan yang sama dihasilkan kecuali kekutuban adalah

26

terbalik seperti Rajah 2 membangunkan voltan sinus pada 270° dan 360°. Aliran arus melalui
R kini dari X ke Y (Rajah 1)[14].

Gambarajah 14 : Membangunkan voltan sinus
3.2 Penjana Arus Ulang Alik Satu Fasa
Setiap putaran dalam rotor memberikan kitaran arus dalam alternator fasa tunggal, dan
outputnya adalah arus atau voltan sinusoidal tunggal.

Gambarajah 15 : Pusingan Armature 360 darjah

27

3.3 Penjana Arus Ulang Alik Tiga Fasa
Penjana AC tiga fasa mempunyai prinsip yang sama seperti penjana AC satu fasa, tetapi
penjana tiga fasa mempunyai tiga peralihan 120 darjah putih angkat dalam putaran.

Gambarajah 16 : Pusingan Tiga Armature 360 darjah (120 darjah setiap armature)
3.4 Binaan Penjana Arus Ulang Alik

Gambarajah 17 : Binaan penjana arus ulang alik

28

3.5 Jenis Penjana Arus Ulang Alik
Penjana arus terus direka mengikut teori prinsip penjanaan d.g.e. Terbahagi keapda dua jenis
iaitu:

1. Jenis angker berputar medan pegun
2. Jenis medan berputar angker pegun

ANGKER BERPUTAR MEDAN PEGUN
a) Dapat menjana voltan yang rendah sahaja, sebab sukar untuk menambah kekuatan
fluks, jika hendak meningkatkan juga voltan janaan maka bilangan pengalir mestilah
ditambah begitu juga saiz berus, slip ring dan rangka alat serta mesin. Ini memerlukan
perbelanjaan yang besar dan menyukarkan [15]
b) Mesin ini tidak ditutup di penghunjung belakangnya bagi memudahkan pemerhatian
dan pengendalian. Gambarajah Angker berputar medan pegun.

Gambarajah 18 : Angker berputar medan pegun [15]

29

MEDAN BERPUTAR ANGKER PEGUN
a) Dapat menjana voltan yang tinggi, voltan yang dijana diambil daripada medan kutub
pegun bukan dari angker.
b) Arus yang dikeluarkan besar.
c) Tidak ada bahagian pengalir yang bergerak. Oleh itu pengalir boleh ditambah tanpa
menambah saiz angker dan kekuatan penggerak.
d) Mesin ini biasa ditutup sepenuhnya dan disejukkan dengan cara hembusan angin.
e) Mengeluarkan voltan 3 fasa

Gambarajah 19 : Medan Berputar Angker Pegun [15]

30

3.6 Bahagian Utama Penjana Arus Ulang Alik

Gambarajah 20 : Prinsip binaan penjana arus ulang alik

Gambarajah 21 : Binaan penjana arus ulang alik satu fasa dan tiga fasa[16]
Penjana arus ulang alik mempunyai dua komponen utama iaitu:
1. Pemegun (stator)

Pemegun adalah komponen pegun tempat berlakunya pembelitan angker. Belitan angker
adalah belitan yang membawa arus beban seperti peranti atau peralatan yang menggunakan
kuasa elektrik. Pemegun diperbuat daripada timbunan keluli berlamina yang dipasang untu

31

membentuk silinder. Laminasi keluli digunakan untuk meminimumkan kehilangan arus
pusar. Slot untuk belitan stator akan dipotong sepanjang pinggir stator.

Bahagian utama bagi pemegun adalah :
A. Rangka pemegun – Merupakan bingkai luar pada penjana yang melindungi
bahagian dalaman mesin.
B. Teras pemegun - Dibalut dengan keluli atau besi untuk mengurangkan kehilangan
arus eddy. Slot pada bahagian dalam teras untuk menahan belitan angker.
C. Lilitan angker – Lilitan angker dililit pada slot teras angker.[17]

2. Pemutar (rotor)
Pemutar adalah komponen yang berputar pada penjana. Diperbuat daripada keluli
berlamina. Terdapat belitan medan arus terus atau exciting winding untuk pada pada
pemutar untuk menghasilkan kutub magnet utara dan selatan. Exciting winding akan
mendapat arus terus melalui pemasangan slip ring dan carbon brush. Terdapat dua jenis
pemutar iaitu rotor kutub menonjol dan rotor kutub silinder. [17]

Gambarajah 21 : jenis rotor

Fungsi-fungsi bahagian penjana :
1. Teras kutub – Berfungsi sebagai teras geglung kutub bagi menghasilkan medan magnet

yang kuat. Teras kutub terdiri daripada lapisan kepingan-kepingan keluli berpenebat dan
muka kutub serta kasut kutub berfungsi untuk penyebaran fluks dalam selar udara. Selain
itu, teras kutub menjadi penghalang bagi gegelung kutub daripada tercabut keluar dari teras
kutubnya.

32

Gambarajah 22 : Teras kutub
2. Berus karbon – Penyambungan elektrik di antara gelung angker dengan litar luar dan

menggerakkan daya gerak elektrik yang terjana di angker untuk dihantar ke litar luar.
3. Galas bebola – Menghasilkan putaran yang licin abgi angker.
4. Kipas – menyedut udara panas[18]

33

3.7 Prinsip Operasi Penjana Satu Fasa dan Tiga fasa

Gambarajah 23 : e.m.f teraruh pada penjana 1 fasa dan 3 fasa
Prinsip kendalian penjana satu fasa
Apabila angker berputar pada keadaan mengufuk (0°), sisi angker akan memotong garis garis
magnet. d.g.e aruhan terhasil disebabkan oleh perubahan fluks yang maksimum. Hukum
Tangan Kanan Fleming akan menentukan arah arus yang terhasil dalam angker.
Dalam keadaan menegak (90°), sisi angker selari dengan urat daya magnet. Arus aruhan
menjadi kosong disebabkan tidak ada berlaku perubahan fluks magnet.
Manakala, perubahan fluks magnet menjadi maksimum semula semasa angker dalam keadaan
menegak (180°). Arus aruhan juga adalah maksimum. Disebabkan sentuhan antara berus dan
hujung angker bertukar kedudukan arah arus yang mengalir dalam galvanometer pada arah
yang bertentangan.
Semasa angker dalam keadaan menegak semula (270°), arus aruhan adalah sifar kerana
perubahan fluks magnet tidak berlaku.

34

Gambar di atas menunjukkan asas binaan sebuah penjana mudah belitan satu fasa yang terdiri
daripada satu gegelung dawai tembaga abcd, yang berputar di atas paksinya sendiri pada medan
magnet yang dibekalkan oleh sepasang kutub yang mempunyai ketumpatan fluks yang
seragam. Pengalir abcd atau angker diputar secara mekanik, fluks yang dibekalkan oleh kutub
medan akan dipotong oleh pengalir tersebut dan seterusnya mengaruhkan d.g.e di dalamnya.
Kadar pemotong fluks berubah mengikut kedudukan pengalir, maka d.g.e yang teraruh di
dalamnya juga berubah.[19]

Gambarajah 24 : Kedudukan lingkaran gelung kawat berputar kea rah medan magnetic dan
daya elektromagnetik teraruh

35

Prinsip kendalian penjana tiga fasa

Gambarajah 25 : Gelombang yang terhasil pada penjana tiga fasa

Penjana tiga fasa dikendalikan dengan menghasilkan tiga gelombang elektrik
berasingan yang berfungsi secara berterusan dan tahap kuasa yang tidak pernah berkurangan.
Gambar di atas menunjukkan asas binaan sebeuh penjana belitan tiga fasa yang terdiri daripada
satu gegelung dawai tembaga abcd. Apabila pengalir abcd atau lebih dikenali sebagai angker
diputar secara mekanik, fluks yang dibekalkan oleh kutub medan akan dipotong oleh pengalir
tersebut dan seterusnya mengaruhkan d.g.e di dalamnya dan disebabkan oleh kadar
pemotongan fluks berubah mengikut kedudukan pengalir, maka d.g.e yang teraruh di
dalamnya. Kedudukan kutub penjana tiga fasa ialah sebanyak 120 darjah.[19]

36

3.8 Pengiraan
Contoh pengiraan

Untuk 6 kutub, bersamaan 90Hz penjana, apakah kelajuan rotor dalam rpm
= 120 ( ) (rpm)



= 120 (90)

6

= 1800

37

4.0 Kelebihan dan Kekurangan Penjana Arus Ulang Alik

KELEBIHAN KEKURANGAN

Boleh digunakan untuk membekalkan tenaga Memerlukan voltan yang besar untuk

dari jarak jauh membekalkan tahap kuasa yang tetap

Reka bentuk yang mudah daripada penjana Memerlukan penebat tambahan
DC

Tidak perlu sesuaikan voltage Tidak tahan lama berbanding penjana DC

38

5.0 Aplikasi Penjana Arus Ulang Alik
• Loji Kuasa: Penjana ini menghasilkan elektrik untuk seluruh wilayah, termasuk
bandar, bandar, kediaman dan perniagaan.
• Pertanian: Penjana lepas landas menggunakan batang pemacu traktor sebagai sumber
tenaga input. Ini adalah contoh penjana mudah alih.
• Kapal terbang: Pesawat besar sering menggunakan generator arus ulang alik untuk
memberi kuasa ke sistem elektrik di atas kapal. Satu jenis sistem disebut sebagai
generator turbin udara ram pesawat, yang memanfaatkan tekanan udara yang dibuat
oleh penerbangan pesawat untuk memutar turbin yang terpasang pada generator.
• Lapangan terbang: Penjana pemula pesawat dan penjana sokongan darat
menggerakkan pesawat ketika enjin dimatikan untuk beroperasi di sistem elektrik di
atas kapal.
• Penjana Automotif: Disebut alternator, ini menghasilkan arus arus ulang alik yang
diubah menjadi arus arus terus untuk menjalankan sistem elektronik kenderaan.
Kenderaan dengan keperluan kuasa yang lebih besar, seperti kenderaan rekreasi,
mempunyai generator yang lebih besar. [20]
• Penjana Laut: Dengan menggunakan enjin kapal sebagai sumber tenaga input, ini
memberikan kuasa kepada sistem elektrik kapal.
• Kimpalan: Penjana kimpalan arka menyediakan arus keluaran tinggi, diukur dalam
beratus-ratus ampere, untuk menyediakan elektrik yang diperlukan untuk peralatan
kimpalan arka.

39

6.0 Perbezaan Motor dan Penjana Arus Ulang Alik

Motor Penjana

Menukarkan tenaga elektrikal kepada Menukarkan tenaga mekanikal kepada
tenaga mekanikal tenaga elektrikal

Menggunakan hukum tangan kiri Menggunakan hukum tangan kanan
flemming flemming

Sumber tenaga yang digunakan adalah Sumber tenaga yang digunakan adalah
bekalan elektrik atau grid kuasa turbin air, turbin wap atau mesin
pembakaran.
Motor digunakan dalam kipas,
conveyor, kereta dan lain-lain. Penjana digunakan dalam rantai bekalan
kuasa di industri, menghidupkan bateri
dan lain-lain

40

RUJUKAN

[1] https://www.facebook.com/mikhwan97“Jenis-jenis motor elektrik -
Pakcik.Engineer,” Pakcik.Engineer, Mar. 10, 2021.
https://pakcikengineer.com/elektrik/jenis-jenis-motor-elektrik/

[2] “Motor Aruhan Au,” Scribd, 2021.
https://www.scribd.com/document/441703800/Motor-Aruhan-Au

[3] MAZLINI MASTURA YUSOF, “Slide pnp 3 phase motor,” Slideshare.net, 2012.

https://www.slideshare.net/mmh301107/slide-pnp-3-phase-motor

[4] “ACMOTOR,” 123dok.com, 2021. https://123dok.com/document/z131w68q-
acmotor.html

[5] “Jenis-Jenis Motor AC/Arus Bolak-Balik • HABE TEC | Distributor Schneider,
Legrand, GAE Surabaya,” habetec.com, 2018.
http://www.habetec.com/news/54/Jenis-Jenis-Motor-AC-Arus-Bolak-Balik

[6] “Bab 4 Motor Au 1 Fasa,” Scribd, 2021.
https://www.scribd.com/presentation/456575513/Bab-4-Motor-Au-1-Fasa

[7] “Bab 5 Motor Au 3 Fasa,” Scribd, 2021.
https://www.scribd.com/presentation/456575536/Bab-5-Motor-Au-3-Fasa

[8] F. Kejuruteraan and A. Bina, “PANDUAN PRASISWAZAH,” 2010. Accessed:

Dec. 07, 2021. [Online]. Available:

http://www.ukm.my/obejkes/Buku%20Panduan%20Prasiswazah%20FKAB%2020
10-2011.pdf.

[9] MAZLINI MASTURA YUSOF, “Motor 3 fasa,” Slideshare.net, 2012.
https://www.slideshare.net/mmh301107/motor-3-fasa

[10]“Analyzing the Structural Integrity of an Induction Motor with
Simulation,” COMSOL, 2017. https://www.comsol.com/blogs/analyzing-the-
structural-integrity-of-an-induction-motor-with-simulation/

[11] noor arraffiq, “BAB 1 BAB 1 MOTOR AU MOTOR AU,” Academia.edu, 2020.

https://www.academia.edu/10786682/BAB_1_BAB_1_MOTOR_AU_MOTOR_
AU

41

[12] “MOTOR AC,” Blogspot.com, 2017.
https://kisahitudanini.blogspot.com/2017/03/motor-ac-dc.html

[13] M. Syafie, Arus Terus dan Arus Ulang Alik, 2012

[14] A.Bhatia, AC Generators and Motors, CED engineering.com, 2011

[15] Fzdhar AB, Penjana Arus Ulang Alik, Mesin Elektrik dan Kawalan, 2007

[16] Penjana AU, https://dokumen.tips/documents/penjana-au.html

[17] Electrical Concepts, AC Generator – definition, constuction and working, 2018
https://electricalbaba.com/ac-generator-construction-working/

[18] SunimoaL Elizabeth Mathew, AC Generator, 2021.
https://electricalfundablog.com/ac-generator-diagram-works-parts-types/

[19] https://old.amu.ac.in/emp/studym/100017803.pdf

[20]https://science.jrank.org/pages/2966/Generator-Alternating-current-AC-
generators.html

42