MOTOR DC DAN APLIKASINYA
AMIK Bina Sarana Informatika Jakarta
Oleh:
Yayan Hendrian, ST, M.Kom
Topik Pembahasan
Magnet
Motor DC dan Aplikasinya
magnet.
Kata magnet (magnit) berasal dari bahasa Yunani magnítis
líthos yang berarti batu Magnesian.
Magnesia adalah nama sebuah wilayah di Yunani pada
masa lalu yang kini bernama Manisa (sekarang berada di wilayah Turki) di mana terkandung batu magnet yang
ditemukan sejak zaman dulu di wilayah tersebut.
Pada saat ini, suatu magnet adalah suatu materi yang
mempunyai suatu medan magnet.
Wujud materi magnet ada 2, yaitu:
magnet tetap
Kutub Magnet
Magnet selalu memiliki dua kutub yaitu:
kutub utara (north/ N) kutub selatan (south/S)
Magnet dapat menarik benda lain. Beberapa benda bahkan
tertarik lebih kuat dari yang lain, yaitu bahan logam.
Besi dan baja adalah dua contoh materi yang mempunyai
daya tarik yang tinggi oleh magnet.
Sedangkan oksigen cair adalah contoh materi yang
metrik pada Satuan Internasional (SI)
adalah Tesla dan SI unit untuk total fluks
magnetik adalah weber.
1 weber/m^2 = 1 tesla, yang memengaruhi
Magnet Tetap
Magnet tetap tidak memerlukan tenaga atau
bantuan dari luar untuk menghasilkan daya magnet (berelektromagnetik).
Jenis magnet tetap selama ini yang diketahui
terdapat pada:
Magnet neodymium
Magnet Samarium-Cobalt Ceramic Magnets
Plastic Magnets Alnico Magnets
yang ada sekarang ini.
Bentuk magnet buatan antara lain:
Magnet U
Magnet ladam Magnet batang Magnet lingkaran
dalam sistem pengaturan adalah aktuator.
Aktuator adalah komponen yang selalu bergerak
mengubah energi listrik menjadi pergerakan mekanik.
Salah satu aktuator adalah motor listrik.
Motor listrik dapat digolongkan menjadi 2 yaitu:
Motor AC lebih menguntungkan dibandingkan dengan
motor DC karena lebih kecil, lebih handal dan tidak terlalu mahal.
Tetapi kecepatan motor AC tidak dapat diatur,
kecepatannya selalu tetap sesuai dengan frekuensi dari jala-jala listrik.
Sedangkan motor DC baik kecepatan, laju dan arah
putarnya dapat diatur dengan mudah sesuai dengan keinginan.
Motor DC yang kecil bahkan dapat digerakkan dengan
tegangan DC yang kecil misalnya motor pada disk drive yang digerakkan dengan tegangan 12 Volt.
konduktor yang dialiri listrik
Konduktor yang berada di dalam suatu medan
Untuk membuktikannya dapat dilakukan percobaan
menggunakan magnet U, kawat dan baterai. Lalu atur sesuai gambar maka pada kawat akan ada hentakan saat baterai dihubungkan.
Besarnya magnituda dari gaya tersebut dapat dihitung dari
persamaan berikut:
F = IBLsinθ
Dengan
F = gaya pada konduktor (Newton) I = arus pada konduktor (Ampere)
B = Kerapatan Fluks magentik (Gauss) L = Panjang kawat (meter)
θ = sudut antara arus dan medan magnetik
putaran yaitu dengan membentuk kawat menjadi suatu lup dan menempatkan di dalam medan magnetik.
Teori Motor
Lup atau kumparan akan berputar pada suatu
sumbu yang diperlihatkan pada gambar.
Kumparan ini disebut lilitan armatur.
Armatur ini ditempatkan di dalam medan magnetik
yang disebut medan.
Comutator dan Brush mengalirkan arus listrik ke
armatur dan menyebabkan armatur ini berputar.
Pada gambar, Arus listrik pada kawat A mengalir
masuk sedangkan pada kawat B arus listrik masuk kedalam.
kawat A akan menaik sedangkan gaya pada kawat B akan turun sehingga kumparan akan berputar searah jarum jam.
Pada saat kawat sudah berputar 90° arus listrik pada
kawat B akan berbalik kearah masuk sedangkan arus listrik pada kawat A akan keluar, ini semua akibat
cincin comutator yang menyentuh kutub yang berbeda pada brush sehingga arah gaya pada kawat B adalah ke atas dan arah gaya pada kawat A adalah ke
Teori Motor DC
Definisi
Motor DC adalah motor listrik yang memerlukan suplai tegangan arus searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi gerak mekanik.
Kumparan medan pada motor dc disebut:
stator (bagian yang tidak berputar) dan
kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar).
2. Dinamo
1. Kutub Medan
Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub
magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC.
Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo
yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan.
Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan
kutub utara dan kutub selatan.
Garis magnetic energy membesar melintasi bukaan
diantara kutub-kutub dari utara ke selatan.
Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat
satu atau lebih elektromagnet.
Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar
sebagai penyedia struktur medan.
Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet.
Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban.
Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi.
3. Komutator
Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus
listrik dalam dinamo.
Komutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya
pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya.
Motor DC dapat dikendalikan dengan cara:
Mengatur tegangan dinamo karena meningkatkan
tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan.
Mengatur arus medan karena menurunkan arus medan
Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun
penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan :
Peralatan berkecepatan rendah
Penggunaan daya rendah hingga sedang seperti
peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar.
Motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya.
Torsi.
Torsi adalah gaya putar pada motor.
Torsi maksimum pada saat kumparan berada pada
posisi horisontal dan menjadi minimum pada saat kumparan berada pada posisi vertikal.
Sebuah armatur motor DC terdiri dari beberapa
kumparan yang membentuk torsi keseluruhan
Kumparan berhubungan dengan comutator yang
Armatur Motor DC
Gambar Armatur Motor DC
T = KTIA
φ
Dengan:
T = Torsi motor
KT = Konstanta yang tergantung dari konstruksi motor
IA = Arus armatur
dengan motor AC
Torsi dan kecepatannya mudah dikendalikan Torsi awalnya besar
Performansinya mendekati linier
Sistem kontrolnya relatif lebih murah dan
sederhana
Cocok untuk aplikasi motor servo karena respon
dinamiknya yang baik
Untuk aplikasi berdaya rendah, motor DC lebih
murah dari motor AC
Lebih besar dan lebih mahal (jika dibandingkan
dengan motor AC induksi)
Tidak cocok untuk aplikasi kecepatan tinggi Tidak cocok untuk aplikasi berdaya besar
Tidak cocok digunakan pada kondisi lingkungan
medan dan Tegangan Dinamo
Excited, yaitu motor DC yang arus medannya dipasok dari sumber terpisah.
2. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited,
Pada jenis motor DC sumber daya sendiri di bagi menjadi 3 tipe yaitu:
1. Motor DC Tipe Shunt
2. Motor DC Tipe Seri
Motor DC Tipe Shunt
Pada motor shunt, gulungan medan (medan shunt)
disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A).
Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan
penjumlahan arus medan dan arus dinamo.
Karakter kecepatan motor DC tipe shunt adalah :
Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada
beban (hingga torque tertentu setelah kecepatannya berkurang) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.
Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan
bertambah).
dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A).
Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus
dinamo.
Karakter kecepatan dari motor DC tipe seri adalah :
Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM
Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa
Permanent-Magnet (PM) Motor
Jenis ini menggunakan magnet permanen untuk
menghasilkan fluks magnetik.
Terdapat tiga tipe magnet yang dipergunakan yaitu :
Alnico magnet (terbuat dari paduan/alloy logam besi)
memiliki fluks magnetik yang tinggi (high-fluks magnet) tetapi sifat magnetnya bisa hilang
Ferrite, memiliki fluks magnetik yang lebih kecil tetapi
memiliki daya tahan terhadap demagnetisasi
Rare-earth magnet (magnet tanah jarang) terbuat dari
bahan samariumcobalt atau neodynium-cobalt. Jenis
terakhir ini menggabungkan keunggulan dari kedua jenis pertamanya yaitu memiliki fluks magnetik yang tinggi dan tahan terhadap demagnetisasi.
adalah pada mesin kantor seperti:
Printer
disk driver Mainan
VCR
kamera (untuk zoom dan autofokus)
Sedangkan yang berukuran besar misalnya untuk
PM Motor, Symbol dan Kurva Torsi
Gambar Permanent-Magnet Motor
analog drive
Yaitu suatu rangkaian interfacing yang digunakan untuk memperkuat sinyal dari pengatur (controller) agar cukup untuk menggerakkan motor. Biasanya berupa Linear Power Amplifier.
Pulse-width modulation (PWM).
adalah rangkaian penggerak analog .
Power IC Driver berupa paket amplifier DC dengan arus
output yang relatif besar, misalnya LM12 (National Semiconduktor).
Rangkaian daya tinggi ini bisa menghasilkan arus 13A dengan
Rangkaian aplikasi penggerak motor menggunakan
Transistor Daya Darlington.
Meskipun gain tegangan hanya 1 tetapi rangkaian
ini memiliki gain arus sangat besar.
Transistor yang digunakan pada gambar adalah
TIP 120 dengan gain arus (hfe) 1000 dan arus output maksimum 5 A.
Motor harus diletakkan pada emmiter.
Membalik Putaran PM Motor
Sekarang ini untuk
switching putaran maju-mundur dapat dilakukan hanya
dengan menggunakan sebuah IC yang arah putaran diatur dengan memberikan arus yang berbeda pada
masing-masing pinnya.
Misal IC merk Allegro
A3952
perubahan pada phase input pada pin 7.
Jika diberi tegangan high maka putaran akan maju Sebalikanya bila diberi tegangan low motor akan
Sumber/Referensi
IMPLEMENTASI KONTROL TEGANGAN DAN FREKUENSI
PADA GENERATOR SINKRON MINIPLANT PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO MENGGUNAKAN PLC SRI WIJI ASTUTI (115070100)
Library IT TELKOM Bandung
