Motor DC & Motor AC

Motor listrik seringkali kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari dalam berbagai aplikasinya. Motor listrik terdiri atas tiga bagian utama yang disebut stator (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang bergerak) dan air gap. Rotor dapat berputar karena adanya medan magnet yang dipengaruhi oleh arus listrik. Air gap adalah bagian yang memisahkan rotor dan stator.

Perbedaan mendasar dari motor DC dan motor AC adalah sumber arusnya :

•  motor DC : sumber arus berasal dari arus DC
•  motor AC : sumber arus berasal dari arus AC dan DC

Jenis-jenis motor listrik:

A. Motor DC

Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya bahwa motor terdiri atas 2 bagian utama yaitu stator dan motor. Pada stator terdapat lilitan (winding) atau magnet permanen, sedangkan rotor adalah bagian yang dialiri dengan sumber arus DC. Arus yang melalui medan magnet inilah yang menyebabkan rotor dapat berputar. Arah gaya elektromagnet yang ditimbulkan akibat medan magnet yang dilalui oleh arus dapat ditentukan dengan menggunakan kaidah tangan kanan.

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:

• Tegangan dinamo : meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan

• Arus medan : menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.

Mekanisme Kerja Motor DC

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama

• Arus listrik dalam medan magnet akan menimbulkan gaya.
• Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop yaitu pada sudut kanan medan magnet akan mendapat gaya pada arah yang berlawanan.
• Pasangan gaya menghasilkan torsi untuk memutar kumparan.
• Motor- motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putar yang lebih seragam dari medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan

Beberapa kerugian penggunaan motor DC:

- Perawatan intensif karena brush atau sikat pada motor DC akan aus.

- Konversi arus AC menjadi arus DC menggunakan konverter memerlukan biaya yang mahal.

Keuntungan penggunaan motor DC:

-          Kecepatannya mudah diatur.

Perhitungan pada motor DC :

Daya input      :           P_in= √3 V_rms I_rms cosƟ

Daya output    :           P_out= T_out w

w = kecepatan sudut

T_out = torsi output

Efisiensi          :           η (%) = (Pout/Pin) x 100

Mengapa terdapat efisiensi pada motor? Karena motor yang digunakan tidak dapat bersifat ideal, artinya pada motor ada kehilangan daya pada setiap prosesnya sehingga daya output akan bernilai lebih kecil daripada daya input. Kehilangan daya ini biasa disebut sebagai rugi-rugi daya dan dapat disebabkan karena mechanical (gesekan dan rotasi) serta electric (hambatan pada belitan) Berikut ilustrasi rugi-rugi daya pada motor DC:

Klasifikasi Motor DC:

•  Self Excited terdiri atas motor yang tersusun secara :

o Shunt   : Rangkaian motor DC dimana field winding dan armaturre disusun secara paralel. Rangkaian shunt memiliki kecepatan sudut dan tegangan jepit yang konstan.

o Seri    : Rangkaian motor DC dimana field winding dan armature disusun secara seri. Kecepatan sudut tidak konstan, ketika diberi beban besar maka kecepatan rotasi motor akan kecil dan begitu pula sebaliknya. Dapat menghasilkan momen yang besar dengan arus yang rendah sehingga cocok digunakan sebagai starter mesin.

o Campuran : Rangkaian motor DC yang memiliki 2 buah field winding yang dihubungkan secara seri dan paralel dengan armature. Motor DC campuran ini menghasilkan momen awal yang besar pada awal pergerakan beban.

Berikut ini ilustrasi dari klasifikasi dari motor DC self excited:

•  Separately Excited

Arus penguat magnet berasal dari sumber arus searah (DC) di luar motor tersebut.

B. Motor AC

Gerakan yang ditimbulkan motor AC dapat terjadi karena sumber arus AC atau DC. Tegangan suber AC dapat berupa satu fasa maupun tiga fasa. Jenis motor AC berdasarkan rotornya:

a. Motor Sinkron

Motor sinkron bekerja pada kecepatan tetap pada frekuensi tertentu dan tidak terjadi slip. Motor ini memerlukan arus DC untuk pembangkita daya dan memiliki torsi awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal untuk beban rendah seperti kompresor udara, perubahan frekuensi dan generator motor. Motor sinkron mampu memperbaiki faktor daya sistem sehingga sering digunakan pada sistem yang menggunakan banyak listrik.

  

Prinsip Kerja Motor Sinkron

Motor sinkron memiliki kumparan jangkar pada stator dan kumparan medan pada rotor. Kumparan jangkar memiliki bentuk yang sama dengan motor induksi, sedangkan kumparan medan berbentuk rotor silinder. Arus DC digunakan untuk menghasilkan fluks pada kumparan medan dan dialirkan ke rotor melalui cincin slip. Apabila jangkar dihubungkan dengan sumber tegangan tiga fasa akan menimbulkan medan putar pada stator. Kutub medan rotor yang diberi penguat arus searah mendapat tarikian dari kutub medan putar stator hingga turut berputar dengan kecepatan yang sama (sinkron).

b. Motor Induksi

Merupakan motor yang sering digunakan dalam peralatan industri. Bergerak karena adanya arus induksi. Motor induksi ini juga dapat diklasifikasikan menjadi:

•  Motor induksi satu fasa : hanya memiliki satu lilitan
•  Motor induksi tiga fasa : memiliki 3 lilitan. Motor induksi 3 fasa ini medapat menghasilkan tenaga yang lebih besar daripada motor induksi satu fasa.

Prinsip kerja dari motor induksi yaitu suplai listrik di stator akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron di sekitar rotor. Arus dari rotor menghasilkan medan magnet yang kedua dan berusaha melawan medan magnet stator sehingga menyebabkan rotor berputar. Tetapi pada kenyataannya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron tetapi pada kecepatan dasar yang lebih rendah. Perbedaan tersebut disebabkan karena adanya slip yang meningkat dengan meningkatnya beban. Untuk menghindari slip maka dapat dipasang sebuah cincinn geser atau slip ring

%Slip = ((Ns-Nb)/Ns) x 100

Dimana:
Ns = kecepatan sinkron dalam RPM
Nb = kecepatan dasar dalam RPM 

Hubungan antara beban, kecepatan , dan torsi

Gambar diatas menunjukan hubungan antara torsi-kecepatan pada motor induksi 3 fasa.

Interpretasi grafik:

- Pada kondisi baru mulai menyala terdapat arus dengan nilai awal yang besar dan torsi yang rendah.

- Mencapai 80% kecepatan maksimum, torsi berada pada tingkat tertinggi (pull out torque)

- Pada kecepatan penuh atau kecepatan sinkron, arus torsi dan stator turun ke nol.

Sumber:

http://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211049briankristianto1/2013/04/27/lalala/