Hubungan Antara Tegangan dan RPM Pada Motor Listrik
Pada motor DC berlaku persamaan-persamaan berikut : V = E+I a Ra, E = C n Ф, n =E/C.Ф
Dari persamaan-persamaan diatas didapat :
n = (V-Ra.Ra) / C.Ф dengan:
n = Jumlah putaran (rpm) V = tegangan jepit (V) Ia = Arus jangkar (A)
Ra = Hambatan Jangkar (Ohm) C = Konstanta motor
Sehingga dengan memperhatikan persamaan tersebut, putaran motor akan dipengaruhi oleh tegangan motor, arus jangkar, tahanan jangkar dan medan magnet. Jika salah satu besaran diabuat variabel dengan besaran lain tetap maka banyaknya putaran akan sebanding dengan besarnya besaran tersebut.
Dengan demikian jika tegangan dibuat variabel dan besaran lainya dibuat tetap maka, besarnya tegangan akan berbanding lurus dengan kecepatan putaran. Untuk mendapatkan putaran rendah diberi tegangan rendah dan untuk mendapatkan putaran tinggi tegangan harus tinggi. Dengan demikian, masalah yang harus diselesaikan pada rangkaian pengemudi motor adalah bagaimana membuat tegangan output dapat bervariasi (dapat diatur mulai dai 0 Volt hingga tegangan maksimum secara linier).
Berikut adalah grafik hubungan antara tegangan dan rpm sumber : (http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Master-13684-Presentation-1122974.pdf),
Semakin besar tegangan maka akan semakin besar pula rpm-nya.
Secara teori, spesifikasi ini dapat diperoleh dengan memanfaatkan rangkaian penguat transistor yang tegangan/arus basisnya dapat diatur untuk mendapatkan tegangan kolektor yang variatif. Akan tetapi, cara ini tidak disarankan, karena dapat menimbulkan panas yang berlebihan pada transistor. Hal ini disebabkan transistor bekerja pada daerah linier sehingga disipasi daya berupa panas yang setara dengan basil perkalian arus kolektor dengan resistansi kolektor emitor adalah relatif besar.
Seperti yang diketahui, resistansi kolektor emitor akan mendekati tak terhingga (atau hubungan terbuka) bila transistor berada dalam kondisi cut-off, dan resistansi menjadi minimum bila transistor berada dalam kondisi saturasi. Jika cut-off maka disipasi daya adalah mendekati nol sehingga tidak terjadi panas, dan jika saturasi maka resistansi mendekati nol sehingga disipasi daya pada sisi transistor juga mendekati nol sehingga panas juga tidak terjadi.
Ketika tegangan listrik disalurkan pada suatu motor DC, maka pada prinsipnya sistem yang terbentuk dapat digambarkan seperti Gb. berikut.
Jika dialiri arus listrik yang tinggi, akan semakin kuat tenaga putar motor DC tersebut. Sebaliknya, seperti dalam tape recorder, jika baterai sudah lemah, maka suara kaset menjadi tidak karuan, karena motor di dalamnya sudah tidak kuat lagi memutar pita kaset. Maka, bisa dikatakan bahwa torsi (torque/tenaga putar) yang dihasilkan berbanding lurus dengan besar arus listrik yang dialirkan pada motor. Pada mobil mainan yang memakai baterai misalnya, semakin besar torsinya, semakin sulit lajunya dihentikan dengan tangan kita. Jika Te ialah
torsi, dan iadalah arus listrik, maka hubungannya menjadi seperti berikut: (1)
Dibawah ini adalah grafik hubungan antara torsi dan kecepatan putaran :
Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torque yang rendah (“pull-up torque”).
· Mencapai 80% kecepatan penuh, torque berada pada tingkat tertinggi (“pull-out torque”) dan arus mulai turun. Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke nol.
Karakteristik Operasi Motor Induksi
Motor induksi memiliki momen awal yang cukup baik. Pada keadaan normal, kecepatan dari motor induksi hanya kurang sedikit daripada motor synchronous speed. Sebagai contoh, pada keadaan dengan beban, motor induksi dengan 4 kutub magnet bekerja pada 1750 rpm, dan pada saat tidak ada beban kecepatannya melebihi 1800 rpm.
Pada proses penyalaan, arus yang diambil dari motor induksi dapat lebih besar beberapa kali dari arus pada keadaan full beban. Untuk mencegah kelebihan arus, motor induksi biasanya
dinyalakan dengan tegangan yang diperkecil. Seperti yang diharapkan, momen yang dihasilkan oleh sebuah motor bergantung pada tegangan yang dipakai. Pada kecepatan tertentu, momen dari sebuah motor induksi sebanding dengan kuadrat dari besar tegangan yang diberikan pada dinamo. Ketika menyalakan motor pada kondisi setengah tegangan seharusnya, momen yang dihasilkan hanya sekitar seperempat dari nilai yang sebenarnya.
Karakteristik Operasi Motor DC Shunt-Connected
Motor DC terdiri dari medan lilitan pada stator dan lilitan kumparan dinamo pada rotor. Karakteristik kecepatan-momen cukup berbeda pada saat dihubungkan secara paralel (shunt). Karakteristik kecepatan-momen pada Motor DC yang terhubung paralel memiliki momen awal yang sangat besar dan membutuhkan arus awal yang sangat besar pula. Biasanya, sebuah tahanan dipasangkan secara seri dengan kumparan dinamo pada saat penyalaan untuk membatasi arus yang timbul berada pada batas yang wajar.
Untuk supply tegangan yang tetap dan arus yang tetap, mesin DC yang terhubung paralel hanya menunjukkan variasi kecepatan yang kecil disekitar jangkauan kerja normalnya.
Karakteristik Operasi Motor DC Series-Connected
Motor DC yang terhubung seri memiliki momen dan arus awal yang cukup rumit. Kecepatannya secara otomatis menyesuaikan terhadap jangkauan yang besar ketika momen beban nilainya berubah-ubah. Karena motor ini memperlambat beban yang lebih besar, daya output yang dihasilkan cenderung konstan daripada motor tipe lainnya. Hal ini merupakan kelebihan dari motor ini karena motor ini dapat beroperasi disekitar power rating maksimum untuk variasi yang besar dari momen beban.
Pada beberapa kasus, kecepatan pada saat tidak ada beban dari motor DC seri dapat berlebih hingga mencapai titik yang berbahaya. Sebuah sistem kontrol yang memutuskan motor dari sumber listrik dibutuhkan jika terdapat kemungkinan kehilangan beban mekanik (beban rusak).
Pengoperasian sebagai Motor
Misalkan beban mekanik yang melawan gaya ke arah kiri dihubungkan dengan batang tersebut. Batang ini akan melambat perlahan-lahan menghasilkan penurunan tegangan induksi. Arus yang mengalir searah karum jam menghasilkan gaya induksi magnetik yang mengarah ke kanan. Pada saat batang melambat sehingga gaya magnetik yang timbul bernilai
sama dengan gaya dari beban, sistem motor tersebut bekerja pada kecepatan yang konstan. Pada keadaan ini, daya yang diberikan oleh tegangan VT sebagian dikonversi menjadi panas
pada resistansi RA dan sebagian lagi menjadi daya mekanik.
Sumber : (http://blogs.itb.ac.id/el2244k0112211021isnarasyadhanief/2013/04/27/motor-dc/)
Rumus menghitung kecepatan sinkron, jika yang diketahui frekuensi dan jumlah kutup pada motor AC.
Contoh : hitung kecepatan putar motor 4 poles/kutup jika motor dioperasikan dengan frekuensi 50 hz.
ns = (120. F)/ P = (120 . 50)/ 4 = 1500 rpm
menghitung slip pada motor
Contoh : hitung slip motor jika diketahui kecepatan motor 1420 rpm. Dengan kecepatan sinkron yang sama dengan hasil diatas.
% slip = ((ns - n)/ ns) x 100 = ((1500 - 1420)/ 1500)x 100 = 5 %
Menghitung arus/ampere motor ketika diketahui daya(watt), tegangan(volt), dan faktor daya(cos φ).
Contoh. Hitung besarnya arus(ampere) motor dengan daya 1 kw dan tegangan 220V dengan faktor daya 0,88.
I = P / V. Cos φ...P = 1 kw = 1000 watt I = 1000/(220 . 0,88) = 5 Ampere
Menghitung daya motor 3 phasa ketika diketahui arus, tegangan, dan faktor daya.
Contoh. Hitung daya motor induksi 3 phasa yang memiliki arus 9,5 A dengan tegangan 380V dan faktor daya/ cos φ 0,88.
P = √3 .V. I . cos φ = 1,73 . 380 . 9,5 . 0,88 = 5495 watt atau dibulatkan jadi 5,5 KW.
Menghitung daya output motor P output = √3 .V. I . eff . cos φ
Contoh. Hitung daya output motor jika diketahui seperti data diatas dengan efisiensi motor 90 % .
P output = √3 .V. I . eff . cos φ = 1,73 . 380 . 9,5 . 0,9 . 0,88 = 4946 watt atau dibulatkan jadi 5 KW atau 6,6 HP
Menghitung efisiensi daya motor
Contoh. Dengan daya input motor 5 KW dan daya output 4,5 KW. Hitung efisiensi daya pada motor tersebut.
ᶯ = (Pout / P)x 100% = (4500/5000)x 100% = 90 %
Menghitung daya semu motor (VA) Pada motor 1 phasa
S (VA) = V . I Pada motor 3 phasa S = √3 . V . I
Sumber : (http://trikueni-desain-sistem.blogspot.com/2013/09/Menghitung-Arus-Motor-AC.html)
