MOTOR ARUS ULANG-ALIK SATU FASA
Motor satu fasa dibuat dan digunakan dengan meluas bagi kerja-kerja rumah, pejabat, bengkel dan kilang-kilang. Motor kecil khasnya dari saiz pecahan kuasa digunakan pada alat-alat domestik, mesin-mesin perniagaan dan sebagainya.
Disebabkan penggunaan motor dalam alat-alat ini berbeza, maka motor satu fasa direka dalam berbagai jenis untuk menyesuaikan kerja-kerja tersebut.
Jenis-jenis motor satu fasa boleh dipecahkan mengikut binaannya, prisip kerja dan cara menggerakkan motor . Di antara jenis-jenisnya ialah :
1. Motor aruhan (fasa belah, pemula kapasitor dan kutub telau). 2. Motor tolakan (juga dikenali sebagai motor aruhan siri). 3. Motor siri.
4. Motor segerak.
MOTOR ARUHAN
Terdiri dari 2 bahagian utama iaitu:1. Stator. 2. Rotor.
Stator adalah bahagian motor yang tetap dan mengandungi 2 atau lebih gelung yang dililit dengan dawai kupram bagi menghasilkan medan magnet. Lilitan stator adalah terdiri dari jenis ‘salient pole’ dan ‘distributed winding’.
Stator Kutub Tonjol
(Salient Pole) (Distributed Winding( Stator Belitan Agihan
Jenis Stator Motor
Rotor adalah bahagian yang berpusing yang dipasang pada aci (batang) dan dipegang di kedua-dua hujungnya oleh bebola. Rotor ini tidak mengandungi apa-apa lilitan tetapi sebaliknya bar aluminium atau kupram dipasang dalam alur angkir dan disambungkan dalam satu litar tertutup. Rotor ini juga dikenali sebagai rotor sangkar tupai (squirel-cage rotor).
Prinsip Kerja
Apabila gelung stator diuja dengan bekalan arus AU, medan magnet akan mengaruhkan DGE dan menghasilkan medan AU dalam rotor. Fluks magnet rotor yang sefasa dengan fluks stator akan bertindak berlawanan dengan dengan fluks stator dan ini akan menyebabkan rotor berputar. Walaupun begitu, motor aruhan satu fasa tidak berupaya menghidup dengan sendiri disebabkan kedua-dua fluks stator dan rotor sefasa dan untuk tujuan itu (menghidup) satu gelung tambahan dipasang dalam motor aruhan bagi membolehkan motor itu menghidup. Satu contoh motor ini adalah motor fasa belah.
MOTOR FASA BELAH (SPLIT PHASE MOTOR)
Motor sangkar tupai boleh digunakan untuk bekalan satu fasa seperti di rumah, tetapi teknik yang berlainan digunakan untuk menghidupkannya adalah diperlukan disebabkan arus rotor oleh stator melawan medan stator. Arus ini hanya boleh menggerakkan motor yang berputar sahaja, ia tidak dapat menghidupkannya. Dalam motor fasa belah, terdapat 2 lilitan stator iaitu:
1. Lilitan utama / pelari (running winding) - mempunyai rintangan yang rendah iaitu lilitannya banyak dengan menggunakan dawai kupram yang besar bagi mewujudkan regangan yang tinggi dan rintangan yang rendah.
2. Lilitan menghidup (starting winding) - mempunyai rintangan yang tinggi iaitu lilitan yang sedikit dengan menggunakan dawai kupram yang kecil bagi mewujudkan regangan yang rendah dan rintangan yang tinggi.
ROTOR SANGKAR TUPAI
rtr/ima Aci (Shaft) Pengalir (Bar Aluminium atau Kupram)
Kedua-dua lilitan itu diletakan 90o di antara satu sama lain dan perbezaan regangan yang dihasilkan oleh kedua-dua lilitan stator itu akan membahagikan fasa di antara arus lilitan utama/larian (Im) dan arus lilitan
penghidup (Is). Perbezaan fasa di antara Im dan Is mestilah besar bagi
mendapatkan penghidupan (pemulaan ) yang baik.
Bahagian rotornya pula diperbuat dari jenis sangkar tupai dan mempunyai satu suis ampar (centrifugal switch), bertujuan mengasingkan lilitan menghidup dari litar selepas motor dihidupkan.
Pada suis ampar terdapat dua gelang, yang mana tidak bersentuhan pada ketika motor tidak dihidupkan. Apabila motor mencapai halaju 70% daripada halaju yang ditetapkan, daya memusat (centrifugal force) akan menarik gelang 2 ke arah gelang 1, yang mana melitar-bukakan lilitan menghidup. Litar menghidup akan terus sentiasa terbuka semasa motor sedang berpusing dengan kelajuan. Apabila bekalan AU diputuskan, pusingan motor mula perlahan dan gelang 2 akan kembali menyentuh/menyambungkan kembali litar menghidup.
Cara kendalian motor fasa belah
.Untuk memperbaiki ciri-ciri menghidup motor fasa belah, satu kapasitor digunakan sesiri dengan lilitan menghidup. Apabila kapasitor digunakan, ia menyebabkan arus mendahului voltan di dalam litar menghidup.
Oleh sebab ini, arus menghidup dapat dikurangkan dan daya kilas bertambah, jadi keupayaan menghidup dapat diperbaiki.
Semasa menghidup suis, kapasitor sesiri dengan gelung tambahan. Kapasitor yang telah disuaikan mempunyai nilai supaya lilitan tambahan berkesanan litar rintangan kapasitan yang mana arus mendahului voltan lebih kurang 45o .
ROTOR MOTOR FASA BELAH
Aci (shaft) Rotor Belitan Utama Im I Belitan Pemula R Suis Ampar Gelang II
RAJAH LITAR MOTOR FASA BELAH
Ke penghidup Sesentuh suis Gelang I
Gelung stator mempunyai aruhan yang menyebabkan arus menyusul di belakang voltan. Kedua-dua arus adalah 90o daripada fasa, dan begitu juga dengan medan magnet yang diperolehi dan ini akan menghasilkan kesan putaran medan magnet.
Apabila medan magnet berputar memotong batang-batang/bar pada rotor, arus diaruh di dalamnya. Arus yang diaruh ini menghasilkan medan magnet disekeliling pengalir yang mana akan bergaris terus dengan medan magnet stator. Tindakbalas di antara kedua-dua medan magnet akan membuatkan rotor berputar.
Hukum Lenz menyatakan arus yang diaruh cuba menentang perubahan medan yang mengaruhkannya.
Dalam hal motor aruhan, perubahan tersebut adalah gerakan medan maka tekanan dipaksa di atas rotor disebabkan tindakbalas antara medan rotor dan medan stator. Ini bermakna rotor akan bergerak sama arah dengan arah medan stator.
Dayakilas motor ini adalah diantara 180% hingga 200% daripada dayakilas beban penuh dan arus permulaan adalah 6 hingga 8 kali arus beban penuh.
Penggunaan motor ini adalah seperti kipas angin, pam, peti sejuk dan sebagainya. Saiz motor ini boleh didapati dari 1/20 hingga 1/3 kuasa kuda dengan kelajuan dari 865 p.s.m. hingga 3450 p.s.m.
CARA KENDALIAN MOTOR FASA TUNGGAL
CTL/IMA Belitan Utama Belitan Tambahan S C Rotor
Penukaran arah pusingan motor
Bagi menukarkan arah pusingan motor, hanya perlu ditukarkan kekutuban salah satu daripada lilitan stator. Jika kekutuban bagi kedua-dua gelung stator ditukar arah, pusingan motor tidak akan bertukar.
Penukaran Arah Pusingan Motor
Belitan Utama Rotor Rotor Lilitan Penghidup C S C S psg/ima
MOTOR PENGHIDUP KAPASITOR
Pembinaan dalam dan cara kerja motor jenis ini adalah sama dengan motor jenis fasa belah. Dalam motor jenis ini, perbezaan fasa antara ‘Is’ dan ‘Im’
diperbesarkan lagi oleh satu kapasitor bersiri dengan gelung penghidup.
Kapasitor tambahan ini akan membezakan lagi antara fasa ‘Is’ dan ‘Im’
bagi membolehkan daya kilas yang tinggi iaitu 350% hingga 450% dari daya kilas beban penuh. Motor ini disesuaikan untuk alat-alat yang memerlukan beban susah menghidup seperti peti sejuk perdagangan, elevator dan kompresor.
Terdapat beberapa jenis motor penghidup kapasitor yang diubah-suai bagi kerja-kerja tertentu, antaranya ialah:
1. Single voltage reversible type. 2. Single voltage non-reversible type.
3. Single voltage reversible with thermostat type.
4. Single voltage non-reversible with magnetic switch type. 5. Two voltage non-reversible type.
6. Two voltage reversible type.
7. Single voltage 3 lead reversible type. 8. Single voltage Instantly reversible type. 9. Two speed type.
10.Two speed with two capasitor type.
1. Single Voltage Externally Reversible Type
Dalam motor jenis ini terdapat 4 punca yang dikeluarkan, 2 dari gelung pelari dan 2 lagi dari gelung penghidup. Arah pusingan motor dapat ditukar dengan menukar punca-punca gelung pelari atau punca-punca gelung penghidup.
2. Single voltage non-reversible type
Dalam motor jenis ini punca gulung penghidup dan punca gelung pelari disambung di sebelah dalam motor dengan hanya mengeluarkan 2 punca sahaja. Arah pusingan motor ini tidak boleh ditukar kecuali motor ini di buka.
3. Single voltage reversible with thermostat type
Dalam beberapa jenis motor, sebuah suis ‘thermostat’ dipasang bagi mengawal motor dari beban lampau, terlampau panas dan litar pintas. Suis ‘thermostat’ ini mempunyai satu elemen ‘bimetalic’ yang disambung sesiri dengan motor dan lazimnya dipasang di luar motor.
Apabila salah satu dari kerosakan seperti yang dinyatakan berlaku, haba akan terhasil dan ini menyebabkan elemen ‘bimetalic’ membengkok dan memutuskan litar. Bila elemen ini menjadi sejuk, ia akan kembali seperti asal dan menyambungkan litar semula.
4. Single voltage non-reversible with magnetic switch
Motor jenis ini biasanya digunakan di dalam peti sejuk yang mana suis ampar tidak dapat digunakan. Sesentuh elektromagnetik dalam motor ini menggantikan suis ampar yang mana elektromagnet ini diaruh oleh arus pelari. Pada permulaan, apabila arus pelari tinggi elektromagnet akan diaruh dan menutup sesentuh. Ini akan membolehkan arus mengalir ke lilitan penghidup. Apabila motor mencapai kelajuan sehingga 75% daripada halaju beban penuh, arus pelari akan menjadi rendah sehingga menyebabkan sesentuh terbuka. Oleh kerana kegunaan motor jenis ini memerlukan satu arah pusingan sahaja, maka sambungannya tidak perlu penukaran arah.
5. Two voltage non-reversible type
Motor jenis ini boleh digunakan dengan 2 voltan AU, sama ada 110 v, 220 v atau 440 v. Motor ini terdiri daripada 2 gelung pelari dan satu gelung penghidup.
Bila motor ini hendak dikendalikan dengan voltan rendah, kedua-dua gelung disambung selari dan apabila hendak dikendali dengan voltan tinggi, kedua-dua gelung disambung sesiri. Gelung penghidup disambung secara selari dengan satu sahaja gelung pelari.
6. Two voltage reversible type
Penukaran arah pusingan motor boleh dilakukan dengan mengeluarkan 2 punca tambahan dari gelung penghidup.
Rajah di atas menunjukkan sambungan ikut arah pusingan jam dan lawan arah pusingan jam yang dikendalikan dengan voltan rendah.
Rajah di atas menunjukkan sambungan dengan kendalian voltan tinggi.
7. Single voltage 3 lead type
Dalam motor jenis ini, satu gelung pelari 2 bahagian digunakan iaitu R1
dan R 2 yang disambung sesiri dengan satu punca gelung penghidup di antara
R1 dan R2 seperti dalam rajah.
Bila punca luar gelung penghidup disambung kepada punca A, gelung penghidup selari dengan R1 dan arah pusingan motor adalah ikut jam. Bila
punca luar ditukar pada B, ianya selari dengan R2 , maka arus kepada gelung
ditukar dan motor berpusing arah lawan jam.
8. Single voltage instantly reversible
Motor jenis ini jarang digunakan dan penggunaannya terhad. Dalam motor jenis ini, suis-suis tambahan digunakan untuk menukar arah pusingan motor dengan serta merta.
Kelajuan motor boleh ditukar dengan menukar bilangan kutub. Di dalam motor jenis ini terdapat 2 gelung pelari, 6 kutub dan 8 kutub yang dimasukan di dalam lubang-lubang alur stator. Hanya satu gelung penghidup sahaja digunakan. Satu suis ampar dua tindakan yang mengandungi 3 sesentuh digunakan.
Satu suis yang dipasang di luar motor digunakan untuk menukar kelajuan motor. Motor ini sentiasa menghidup dengan kelajuan yang tinggi tidak kira sama ada motor disuiskan pada kelajuan tinggi atau rendah. Jika motor disuiskan pada kelajuan yang rendah, maka apabila motor mencapai kelajuan yang membolehkan suis ampar beroperasi, ia akan membuka litar gelung penghidup dan gelung pelari kelajuan tinggi dan menutup gelung pelari kelajuan rendah.
10. Two speed with 2 capasitor
Motor ini mempunyai dua gelung pelari, dua gelung penghidup dan dua kapasitor. Satu kapasitor digunakan untuk operasi kelajuan tinggi dan satu lagi untuk operasi kelajuan rendah. Satu suis ampar dua hala digunakan untuk membuka litar gelung penghidup setelah motor berpusing pada kelajuan yang disuiskan.
Motor Menghidup Dan Pelari Kapasitor
Motor jenis ini adalah sama dengan motor jenis penghidup kapasitor, tetapi gelung penghidup dan kapasitor dikekalkan dalam litar pada masa motor berpusing. Kebaikan mengekalkan kapasitor dalam litar ialah:
1. Membaiki keupayaan beban lampau. 2. Faktor kuasa yang tinggi.
3. Kecekapan yang tinggi.
4. Motor berpusing dengan senyap - sangat diperlukan bagi motor kecil yang digunakan di pejabat dan makmal.
Sesetengah daripada motor ini menghidup dan berputar dengan satu kapasitor yang mana ianya dikenali sebagai ‘motor pelari kapasitor satu nilai’. Ada juga motor jenis ini yang menghidup dengan nilai kapasitan yang tinggi tetapi berputar/berpusing dengan kapasitan yang rendah dikenali sebagai ‘motor pelari kapasitor dua nilai’.
Motor pelari kapasitor satu nilai
Motor jenis ini mempunyai satu gelung pelari dan satu gelung penghidup bersiri dengan sebuah kapasitor. Oleh kerana kapasitor sentiasa kekal dalam litar, motor ini diumpamakan sebagai motor dua fasa yang tidak seimbang. Suis ampar tidak digunakan dalam litar ini kerana kapasitor dan gelung penghidup dikekalkan dalam litar. Biasanya kapasitor yang bernilai 2 F hingga 20 F digunakan dan dipilih daripada jenis yang baik dan mahal bagi menyesuaikan tugasnya yang berterusan. Nilai dayakilas permulaannya adalah rendah dan motor ini adalah sesuai bagi kerja-kerja yang memerlukan dayakilaspermulaan yang rendah seperti kipas angin, ‘blower’ dan pelaras voltan. Arah pusingan
motor ini boleh diterbalikkan melalui satu suis luar dengan syarat gelung penghidup dan pelari adalah sama. Satu gelung akan menjadi gelung penghidup bagi satu arah pusingan bila kapasitor sesiri dengannya dan gelung ini pula akan menjadi gelung pelari bagi arah pusingan yang bertentangan. Bila suis diletakkan pada ‘forward’, gelung A menjadi gelung pelari manakala gelung B menjadi gelung penghidup. Apabila disuiskan pada ‘reverse’, gelung B menjadi gelung pelari dan gelung A menjadi gelung penghidup. Motor seperti ini selalu digunakan bagi penggunaan yang memerlukan pusingan dua arah.
Motor pelari kapasitor dua nilai
Motor ini menghidup dengan kapasitor nilai tinggi yang bersiri dengan gelung penghidup untuk memberi dayakilas permulaan yang tinggi. Apabila motor berputar, sebuah kapasitor nilai rendah digantikan dengan menggunakan suis ampar. Kedua-dua gelung penghidup dan gelung pelari dikekalkan dalam litar.
Kapasitor untuk litar penghidup adalah sebuah kapasitor ‘elektrolitik’ nilai tinggi (short duty) dan kapasitor penghidup adalah kapsitor ‘minyak’ (continous duty). Biasanya nilai kapasitor penghidup adalah 10 hingga 15 kali nilai kapasitor pelari. Pada permulaan iaitu bila suis ampar tertutup, kedua-dua kapasitor adalah selari dan nilai jumlah kapasitor adalah hasil campur kedua-dua nilai kapasitor tersebut. Bila motor mencapai 75% kelajuan beban penuh, suis ampar akan terbuka dan hanya meninggalkan kapasitor nilai tinggi di dalam litar penghidup. Menggunakan cara ini ‘penghidupan’ (starting) yang baik dan ‘pelarian’ (running) yang lancar akan didapati pada motor ini. Motor seperti ini disesuaikan untuk penggunaan yang memerlukan beban berat seperti dalam ‘kompresor’.
Ciri-ciri motor ini ialah:
1. Keupayaan menghidup pada beban yang berat. 2. ‘Pelarian’ yang senyap.
3. Kecekapan dan faktor kuasa yang tinggi.
4. Berkemampuan menampung 25% beban lampau.
Motor Kutub Telau (Shaded Pole Motor
)Dalam motor jenis ini pembahagian fasa dilakukan oleh aruhan (induction). Bahagian utama motor ini terdiri daripada stator jenis ‘salient pole’ dan sebuah rotor jenis sangkar tupai. Kutub berlapis pada stator mempunyai satu alur pada satu penghujung dan satu bahagian daripadanya dililit dengan satu gelung tembaga yang dipintas sendiri. Gelung inilah yang dipanggil ‘gelung telau’ (shaded coil) dan bahagian ini adalah bahagian bertelau manakala bahagian yang satu lagi tidak bertelau.
Apabil a arus mengalir melalui gelung medan yang dikelilingi satu kutub penuh, paksi kutub magnet akan berpindah dari bahagian tidak bertelau kebahagian bertelau. Pemindahan ini akan menyebabkan motor mengikut paksi tersebut. Oleh sebab pemindahan medan ini berlaku pada setiap setengah kitar maka maka rotor akan terus berputar mengikut pemindahan paksi medan magnet.
Motor telau ini dibina dalam saiz kecil iaitu dari 1/250 KK sehingga 1/6 KK. Walaupun pembinaannya mudah dan harganya murah, terdapat keburukan-keburukan seperti:
1. Dayakilas menghidup adalah rendah. 2. Keupayaan beban lampaunya rendah.
3. Kecekapannya rendah - berubah dari 5% (motor kecil) hingga 35% (motor besar).
Disebabkan daya kilas menghidupnya rendah, biasanya motor jenis ini digunakan pada kipas angin kecil, alat-alat permainan, alat-alat jangka, pengering rambut dan jam elektrik.
Pemindahan Paksi Kutub Magnet
Adalah harus diingat bahawa gelung bertelau mempunyai sifat induktan yang tinggi. Apabila arus ulang-alik yang melalui gelung medan atau gelung pengujaan cuba meningkat, ia akan mengaruhkan suatu arus di dalam gelung telau dengan berasaskan tindakbalas alatubah. Maka ketumpatan fluks akan berkurangan pada bahagian bertelau apabila arus ujaan atau arus medan bertambah. Walaubagaimana pun, ketumpatan fluks pada bahagian bertelau bertambah apabila arus ujaan atau arus medan mula menurun.
Motor Jenis Tolakan (Repulsion Motor Type)
Motor jenis ini boleh dibahagi kepada 4 kategori : 1. Motor tolakan (repulsion motor).
2. Compensated repulsion motor. 3. Repulsion start induction run motor. 4. Repulsion induction motor.
1. Motor Tolakan
Dari segi binaannya, motor jenis ini terdiri daripada:
i. Gelung stator - adalah dari jenis ‘distributed non-salient pole’ dan ia biasanya dililit dalam 4, 6 atau 8 kutub.
ii. Rotor - adalah dari jenis ‘slatted core’ yang mempunyai ‘distributed winding’ (sama ada dari jenis lap @ move) yang mana disambungkan kepada komutator. Biasanya sama dengan angkir bagi motor AT.
iii. Satu komutator.
iv. Beberus karbon yang dilitar-pintaskan.
Apabila arus mengalir melalui gelung stator, magnet yang dihasilkan oleh gelung stator akan memotong gelung pada stator yang menyebabkan gelong rotor teraruh dan menghasilkan magnetnya sendiri. Kutub bagi magnet di rotor adalah ditetapkan supaya kutubnya sama dengan kutub magnet di stator. Dengan ini satu penolakan akan menyebabkan terhasilnya dayakilas. Kedudukan beberus karbon adalah bagi menentukan arah pusingan rotor. Dayakilas permulaan bagi motor ini adalah 350% dan arus permulaannya adalah 2 hingga 3 kali arus semasa motor ‘berlari’.
Keburukan pada motor ini adalah:
i. Kelajuannya akan berubah-ubah dengan perubahan beban yang mara. Ia mungkin menjadi merbahaya pada ketika tidak berbeban.
ii. Faktor kuasanya adalah rendah kecuali pada kelajuan yang tinggi. iii. Berlaku arka atau percikan bungaapi pada beberusnya.
Prisip Motor Tolakan
Anggapkan arah pengaliran arus pada gelung ujaan (stator) adalah dalam arah yang menyebabkan kutub Utara adalah di atas dan bahagian bawah kutub stator adalah kutub Selatan. Fluks yang dihasilkan oleh gelung stator akan menguja DGE pada pengalir angkir (rotor) dengan tindakbalas alatubah. Arah arus ujaan dalam pengalir angkir (rotor) adalah ditentukan oleh kedudukan beberus karbon yang dilitar pintaskan. Jika beberus karbon adalah dalam kedudukan yang selari (kedudukan 1) dengan paksi medan kutub utama, arah pengaliran arus ujaan adalah seperti yang ditunjukkan. Hasilnya angkir akan menjadi satu elektromagnet dengan kutub Utaranya di bawah kutub Utara medan utama dan kutub Selatan pada kutub Selatan medan utama. Oleh kerana keadaan yang sedemikian, tidak terdapat sebarang dayakilas yang terhasil.
Jika beberus karbon itu diletakan 90o daripada paksi magnet kutub utama, arah arus ujaan masih lagi sama dengan arah ujaan pada kedudukan 1. Pada kedudukan ini juga didapati tiada dayakilas yang terhasil kerana DGE yang teraruh dalam pengalir angkir akan bertindakbalas sesama sendiri dan tiada DGE yang terhasil bagi menguja arus pada beberus karbon.
Compensated Repulsion Motor
Motor ini adalah sama seperti motor tolakan dengan sedikit perubahan dilakukan pada binaan stator. Motor ini mempunyai satu gelung tambahan yang dipanggil gelung ‘compensating’. Gelung ini disambung sesiri dengan gelung rotor melalui satu set beberus karbon tambahan yang kedudukannya di antara set beberus karbon yang asal. Tujuan ditambahkan gelung ’compensating’ ini adalah:
i. Untuk membaiki faktor kuasa.
ii. Untuk memberi penyelarasan kelajuan yang baik.
Gelung ini biasanya lebih kecil daripada gelung stator dan biasanya dililit pada bahagian dalam lubang alur bagi setiap kutub utama.
Repulsion Start Induction Run Motor (Motor Penghidup Tolakan Pelari Aruhan)
Motor menghidup seperti motor tolakan biasa tetapi apabila mencapai 75% kelajuan, sejenis suis ampar akan memintaskan komutator. Selepas ini motor akan berlari seperti sebuah motor aruhan dengan rotor sangkar tupai terpintas. Selepas dipintas, beberus tidak lagi membawa arus dan beberus boleh diangkat dari komutator untuk mengurangkan kehausan dan kehilangan geseran. Motor penghidup tolakan seperti ini terdiri 2 binaan yang berbeza: i. Beberus boleh diangkat secara automatik daripada komutator apabilakomutator dipintaskan. Ianya digunakan pada motor saiz kecil dan besar. ii. Beberus akan terus dalam ‘contact’ dengan komutator pada setiap masa bila
Daya kilas permulaan motor jenis ini adalah dalam lengkongan 350% dengan arus permulaan yang sederhana. Ianya digunakan pada alat-alat kerja, peti sejuk perniagaan , kompresor pam dam mesin canai.
Motor Tolakan Aruhan (Repulsion Induction Motor)
Motor ini adalah rangkuman di antara motor tolakan dan motor aruhan. Ia juga dikenali sebagai motor tolakan sangkar tupai. Gelung stator motor ini adalah sama seperti motor tolakan lain tetapi rotornya tersiri dari dua gelung bebas iaitu:
i. Gelung sangkar tupai.
ii. Gelung angkir berkomutator (yang sama dengan angkir motor AT/DC). Kedua-dua gelung ini berfungsi sepanjang masa motor itu beroperasi. Gelung angkir berkomutator terletak di bahagian dalam lubang alur, maka lubang angkir berkomutator mempunyai regangan yang rendah manakala gelung sangkar tupai mempunyai regangan yang tinggi. Pada permulaan menghidup, kebanyakan dayakilas adalah dihasilkan oleh gelung angkir berkomutator kerana gelung sangkar tupai pada waktu ini tidak aktif disebabkan regangannya yang tinggi. Apabila rotor mula meningkat halajunya, gelung sangkar tupai akan mengambil-alih sebahagian besar daripada beban. Beberus karbon adalah dipintaskan dan sentiasa bersentuhan dengan komutator. Salah satu daripada kebaikan motor jenis ini ialah ia tidak memerlukan suis ampar sebagai alat bagi litar pintas. Kadangkala motor jenis ini juga ditambah dengan lilitan ‘compensating’ bagi membaiki faktor kuasanya. Antara kegunaan motor ini adalah pada peti sejuk rumah, kompresor, lift, pam minyak dan mesin penggaul. Motor ini boleh ditukar putarannya dengan mengubah kedudukan beberus karbon.
Universal Motor
Motor universal ditakrifkan sebagai motor yang mana boleh digunakan pada AT & AU untuk halaju dan keluaran yang sama. Biasanya motor jenis ini dibuat dalam saiz yang kecil, dari 1/200 KK hingga 1/3 KK. Disebabkan motor ini adalah dari jenis lilitan siri, maka ia mempunyai dayakilas yang tinggi serta halaju yang berubah-rubah.
Pada keadaan tanpa beban, motor ini ‘berlari’ pada kelajuan yang tinggi dan merbahaya. Oleh kerana itu, biasanya motor ini sentiasa dijalankan dengan berbeban. Motor universal ini dibuat dalam dua jenis iaitu:
i. Concentrated-pole non-compensated. ii. Distributed field compensated.
Jenis ‘concentrated-pole’ biasanya mempunyai dua ‘salient-pole’ sebagaimana pada motor AT kecuali semua laluan magnetnya (magnetic path) dibuat dalam keping-keping besi (laminated). Stator yang berlamina adalah perlu kerana fluks akan berulang-alik apabila motor digunakan pada AU. Rotor/angkirnya adalah sama dengan motor AT.
Jenis ‘distributed field’ pula mempunyai stator yang sama dengan stator fasa belah dan rotor yang sama dengan motor AT. Satu gelung ‘compensating’ digunakan bagi mengurangkan voltan regangan terdapat pada angkir apabila motor beroperasi dengan AU. Voltan ini disebabkan oleh fluks ulang-alik (alternating fluxs) melalui tindakbalas alatubah.
Dalam motor ‘two pole non-compensated’, voltan yang diaruh oleh tindakbalas alatubah di dalam gelung rotor semasa komutasi adalah tidak mencukupi untuk menghasilkan gangguan komutasi. Beberus karbon rintangan tinggi digunakan bagi membantu komutasi.
Operasi Motor Universal
Motor ini biasanya menghasilkan dayakilas berbagai-arah (unidirectional torque) tanpa mengira sama ada ia digunakan pada AT atau AU. Penghasilan dayakilas berbagai-arah adalah seperti yang ditunjukan dalam rajah.
Motor ini bekerja mengikut prinsip yang sama dengan motor AT iaitu daya di antara fluks medan dan arus dalam pengalir angkir.
Ciri-ciri Halaju / Beban
Halaju motor universal berubah-ubah sama seperti motor siri AT iaitu pada beban penuh halajunya adalah rendah dan pada tanpa beban, halajunya tinggi. Pada keadaan tanpa beban halajunya hanya dihadkan oleh geseran (friction) dan beban gelung (windage load). Biasanya susunan gear digunakan bagi mengurangkan halaju sebenar pada suatu nilai yang sesuai.
Penggunaan Motor Universal
Motor ini digunakan pada ‘vacum cleanner’ di mana kelajuan sebenar adalah halaju beban. Penggunaan lain di mana halaju dikawal oleh susunan gear adalah sama seperti pada mesin pembancuh makanan (food mix), alat gerudi, mesin jahit dan sebagainya.
Menukar Arah Pusingan
Motor universal jenis ‘concentrated-pole’ atau ‘salient pole’ boleh ditukar arah pusingannya dengan menukar punca beberus karbon seperti dalam rajah.
Bagi jenis ‘distributed field compensated’ arahnya boleh ditukar dengan mengubah punca sama ada pada angkir atau punca medan dan juga mengubah kedudukan beberus karbon dalam arah yang berlawanan dengan kedudukan asal. Biasanya beberus diubah selang beberapa bahagian komutator.
Pengawalan Halaju Motor ‘Universal’
Terdapat beberapa cara yang digunakan bagi tujuan pengawalan halaju motor ini, antaranya:
1) Resistant Method (Cara rintangan)
Pengawalan halaju dilakukan dengan menyambungkan perintang boleh laras sesiri dengan motor. Cara ini biasanya digunakan pada mesin jahit. Jumlah rintangan diubah-ubah dengan menggunakan pedal kaki (foot pedal).
2) Tapped Field Method
Dengan cara ini kutub medan di’tap’ pada beberapa titik dan halaju dikawal dengan mengawal kekuatan medan. Bagi tujuan ini terdapat berbagai cara yang di buat:
i. Kutub medan dililit dalam beberapa bahagian dengan saiz dawai yang berlainan.
ii. Satu dawai nikrom dililit pada kutub medan dan beberapa punca dikeluarkan.
3) Centrifugal Switch Method (Cara Suis Ampar)
Motor universal terutamanya yang digunakan pada pembancuh makanan/minuman mempunyai beberapa kelajuan. Kelajuan ini dibuat oleh satu suis ampar yang diletakan di dalam motor dan disambungkan seperti dalam rajah. Suisnya adalah dari jenis boleh laras dengan bantuan satu ‘lever’ luar (pelaras). Jika kelajuan motor meningkat melebihi yang ditetapkan oleh pelaras, suis ampar akan membuka sesentuh dan membenarkan arus mengalir melalui perintang ‘R’ yang mana menyebabkan kelajuan motor berkurangan. Apabila motor bergerak perlahan, sesentuh akan tertutup dan rintangan akan dilitar-pintaskan supaya kelajuan motor meningkat. Proses ini diulangi dengan pantas menyebabkan perubahan dalam kelajuan tidak begitu ketara. Satu kapasitor ‘C’ digunakan merintangi sesentuh bertujuan untuk mengurangkan bunga-api yang disebabkan oleh proses membuka dan menutup sesentuh. Ia juga dapat menghindarkan sesentuh dari terhakis.
Motor Siri A.C.
Jika satu motor AT biasa, disambungkan kepada bekalan AU, ia akan berputar dan menghasilkan dayakilas berbagai arah. Ini adalah disebabkan arus yang mengalir melalui angkir dan medan bertukar arah pada masa yang sama. Motor begini tidak memberikan kecekapan yang memuaskan disebabkan oleh: i. Fluks ulang-alik akan menyebabkan kehilangan arus pusar di dalam ‘yoke’
adalah tinggi dan teras medan menjadi panas.
ii. Bunga-api yang besar akan berlaku pada beberus karbon disebabkan oleh voltan dan arus yang besar yang diaruh dalam lilitan angkir semasa ‘komutasi’.
iii. Faktor kuasanya adalah rendah disebabkan oleh kerana aruhan yang tinggi pada litar medan dan litar angkir.
Walaubagaimanapun dengan pengubahsuaian keatas rekabentuk, motor satu fasa telah dihasilkan. Pengubahsuaian tersebut adalah dari segi: i. Kehilangan arus pusar telah dikurangkan dengan melapiskan keseluruhan
struktur teras medan dan juga ‘yoke’.
ii. Pembahagian faktor kuasa hanya boleh dibuat dengan mengurangkan magnitud regangan pada gelung medan dan gelung angkir. Regangan medan dikurangkan dengan mengurangkan bilangan lilitan pada gelung medan.
Bagi arus yang tinggi ia akan mengurangkan daya gerak magnet medan yang mana akan mengurangkan uratdaya pada celahan udara. Ini akan menyebabkan pertambahan pada kelajuan tetapi mengurangkan dayakilas motor. Bagi mendapatkan dayakilas yang sama adalah perlu ditambah bilangan lilitan angkir, tetapi ini pula akan menyebabkan regangan aruhan pada angkir akan meningkat. Ia juga akan menyebabkan DGE magnet bertambah dan ia
boleh di’neutral’kan dengan menggunakan satu lilitan ‘compensating’. Lilitan ‘compensating’ ini biasanya disambung secara siri dengan angkir di dalam motor jenis ‘conductively-compensated’, Manakala pada motor jenis ‘inductively-compensated’ pula, lilitan ‘compensating’ dilitar-pintaskan dan tidak mempunyai sebarang sambungan dengan litar motor.
Lilitan ‘compensating’ bertindak sebagai lilitan sekunder alatubah yang dilitar-pintaskan dan lilitan angkir sebagai lilitan utama. Arus di dalam lilitan ‘compensating’ adalah berkadar terus dengan arus angkir dan 180o terkeluar
dari fasa.
Pada amnya semua motor siri dibekalkan dengan kutub komutasi (commutation pole) untuk membaiki komutasi (seperti dalam motor AT). Tetapi dengan kutub komutasi sahaja adalah tidak memadai kecuali voltan aruhan yang tinggi di dalam litar angkir di’neutral’kan.
Satu cara yang mana selalu digunakan pada motor-motor yang besar kuasanya adalah mengandungi satu rintangan tanpa ‘induktif’ (pure resistance) yang dipasang selari dengan setiap kutub komutasi seperti rajah A..
Rajah B menunjukan rajah vektor kutub komutasi yang dipirau. Arus Ic
yang melalui lilitan kutub ‘komutasi’ (yang mana mengekori jumlah arus, I) boleh dipecahkan kepada dua komponen iaitu ‘Id’ dan ‘Iq’. ‘Id’ menghasilkan fluks yang mana sefasa dengan arus motor (I), manakala fluks yang dihasilkan oleh ‘Iq’ mengekori I sebanyak 90o . Dengan penyelarasan yang baik pada rintangan
pirau ‘R’, halaju voltan yang dijana di dalam lilitan angkir oleh pemotongan fluks lilitan komutasi yang mengekor 90o boleh me’neutral’kan voltan yang teraruh dalam tindakbalas ‘transformer’.
Unxited Single Phase Synchronous Motor
Motor jenis ini:i. Hanya digunakan pada AU satu fasa. ii. Berputar pada kelajuan tetap.
iii. Tidak memerlukan pengujaan AT pada rotor. iv. Ia boleh menghidup sendiri.
Motor jenis ini boleh didapati dalam 2 jenis: i. Reluctance motor. ii. Histerisis motor.
I. Reluctance Motor
Motor ini mempunyai stator seperti motor fasa belah dan suis ampar bagi mengasingkan lilitan tambahan (split phase reluctance motor) atau stator yang sama seperti stator pada motor pelari kapasitor (capasitor run motor). Stator ini akan menghasilkan medan yang berputar. Rotornya pula dari jenis sangkar tupai yang mempunyai binaan magnetik yang tidak sekata (unsystematical magnetic construction). Binaan jenis ini boleh dibuat dengan membuang sebilangan daripada lubang alur pada rotor sangkar tupai.
Prinsip Kerja
Untuk memahami cara kerja motor ini, satu prinsip asas haruslah diingat iaitu: ‘Apabila satu bahan magnetik diletakan di dalam satu medan magnet, satu daya akan bertindak ke atas bahan tersebut yang mana ianya cubamembawa bahan tersebut ke bahagian medan magnet yang tepu’. Apabila stator diuja satu medan magnet berputar akan menghasilkan satu daya kilas engganan pada rotor yang mana ia akan cuba menselarikan paksi kutub ‘salient’ dengan paksi medan magnet berputar (kerana pada kedudukan ini engganan bagi laluan magnetik adalah minima). Jika dayakilas engganan ini mencukupi untuk menghidupkan motor dan bebannya, rotor akan berputar sama dengan kelajuan medan magnet berputar. Ciri-ciri halaju tetap bagi motor engganan ini membolahkan ia sesuai digunakan segagai alat merakam, timer dan alat-alat isyarat.
II. Motor Histerisys.
Operasi motor ini adalah bergantung kepada kehadiran fluks magnet yang berputar secara berterusan. Bagi tujuan operasi sebagai motor fasa belah, statornya mempunyai dua lilitan yang mana tersambung pada bekalan satu fasa pada ketika menghidup dan juga berlari. Walaubagaimanapun prinsip motor medan telau biasanya digunakan pada motor ini. Biasanya motor jenis ini tidak menggunakan suis ampar.
Rotor motor jenis ini dibuat daripada besi ‘krom’ (chrome) yang licin dan dibuat dalam bentuk selinder. Tujuan rotor ini digunakan adalah supaya kehilangan ‘hiterisis’nya adalah tinggi. Rotor ini juga tidak mempunyai sebarang lilitan.
Disebabkan oleh ‘retentively’ yang tinggi pada rotor adalah sukar untuk menukarkan kekutuban magnet setelah ia diaruhkan pada rotor oleh fluks magnet yang berputar. Rotor akan berputar oleh secara segerak, seiring dengan fluks yang berputar pada stator.
Tujuan motor direka tanpa lubang alur atau lilitan adalah bagi membolehkan motor beroperasi secara senyap dan bebas dari getaran mekanikal dan juga getaran magnetik. Oleh itu motor ini adalah sesuai digunakan pada alat rakaman (sound equipment). Motor ini yang biasa digunakan mempunyai dua kutub dan berputar pada kelajuan 3000 P.S.M. pada bekalan satu fasa, 50 Hz. Bagi menyesuaikan motor bagi kegunaan pada jam elektrik dan lain-lain alat penunjuk, satu rangkaian gear digunakan pada ‘shaft’ bagi mengurangkan halajunya.
