PRINSIP KERJA MOTOR ARUS SEARAH (DC)
Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor.
Motor DC memiliki 2 bagian dasar :
1. Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet permanen.
2. Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir.
Gaya elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada penghantar yang berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh megnet permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut hukum gaya Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet akan menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah medan magnet B.
Belitan stator merupakan elektromagnet, dengan penguat magnet terpisah F1-F2. Belitan jangkar ditopang oleh poros dengan ujung-ujungnya terhubung ke komutator dan sikat arang A1-A2. Arus listrik DC pada penguat magnet mengalir dari F1 menuju F2 menghasilkan medan magnet yang memotong belitan jangkar. Belitan jangkar diberikan listrik DC dari A2 menuju ke A1. Sesuai kaidah tangan kiri jangkar akan berputar berlawanan jarum jam.
Gaya elektromagnet pada motor DC timbul saat ada arus yang mengalir pada penghantar yang berada dalam medan magnet. Medan magnet itu sendiri ditimbulkan oleh megnet permanen. Garis-garis gaya magnet mengalir diantara dua kutub magnet dari kutub utara ke kutub selatan. Menurut hukum gaya Lourentz, arus yang mengalir pada penghantar yang terletak dalam medan magnet akan menimbulkan gaya. Gaya F, timbul tergantung pada arah arus I, dan arah medan magnet B. Arah gaya F dapat ditentukan dengan aturan tangan kiri seperti pada gambar berikut.
Gambar Penentuan Arah Gaya Pada Kawat Berarus Listrik Dalam Medan Magnet
Gambar Contoh jenis-jenis Motor DC
MOTOR LISTRIK ARUS SEARAH
Pengertian Mesin arus searah
Mesin arus searah dapat berupa generator DC atau motor DC. Untuk
Gambar 1 Stator Mesin DC dan Medan Magnet Utama dan Medan Magnet Bantu
Secara fisik mesin DC tampak jelas ketika rumah motor atau disebut stator dibongkar terdapat kutub-kutub magnet bentuknya menonjol Gambar 1. Mesin DC yang sudah dipotong akan tampak beberapa komponen yang mudah
dikenali. Bagian yang berputar dan berbentuk belitan kawat dan ditopang poros disebut sebagai rotor atau jangkar Gambar 6.2.
Gambar 2 Fisik Mesin DC
Gambar 3 Penampang Komutator
Sikat arang (carbon brush) dipegang oleh pemegang sikat (brush holder) Gambar 4 agar kedudukan sikat arang stabil. Pegas akan menekan sikat arang sehingga hubungan sikat arang dengan komutator tidak goyah. Sikat arang akan memendek karena usia pemakaian dan secara periodik harus diganti dengan sikat arang baru.
Gambar 4 Pemegang Sikat Arang
Salah satu kelemahan dari mesin DC adalah kontak mekanis antara komutator dan sikat arang yang harus terjaga dan secara rutin dilakukan pemeliharaan. Tetapi mesin DC juga memiliki keunggulan khususnya untuk mendapatkan pengaturan kecepatan yang stabil dan halus. Motor DC banyak dipakai di industri kertas, tekstil, kereta api diesel elektrik, dan sebagainya.
Prinsip kerja generator DC berdasarkan pada kaidah tangan kanan. Sepasang magnet permanen utara selatan menghasilkan garis medan magnet F, kawat penghantar di atas telapak tangan kanan ditembus garis medan magnet F. Jika kawat digerakkan ke arah ibu jari, maka dalam kawat dihasilkan arus listrik I yang searah dengan keempat arah jari tangan Gambar 5. Bagaimana kalau posisi utara-selatan magnet permanen dibalik? Ke mana arah arah arus listrik
induksi yang dihasilkan?
Gambar 5 Kaidah Tangan Kanan
Percobaan secara sederhana dapat dilakukan dengan menggunakan sepasang magnet permanen berbentuk U, sebatang kawat digantung dikedua sisi
ujungnya, pada ujung kawat dipasangkan Voltmeter (Gambar 6). Batang kawat digerakkan ke arah panah, pada kawat dihasilkan ggl induksi dengan tegangan yang terukur pada Voltmeter.
Besarnya ggl induksi yang dibangkitkan: ui = B · L · v · z Volt
ui = Tegangan induksi pada kawat, V
B = Kerapatan medan magnet, Tesla
L = Panjang kawat efektif, meter
v = Kecepatan gerak, m/detik
Gambar 6 Model Prinsip Kerja Generator DC
Belitan kawat generator berbentuk silinder dan beberapa kawat dibelitkan selanjutnya disebut belitan rotor atau belitan jangkar. Kedudukan I, ketika rotor digerakkan searah jarum jam, kawat 1 tanda silang (menjauhi kita), kawat 2 tanda titik (mendekati kita) ggl induksi maksimum. Posisi II kawat 1 dan kawat 2 berada pada garis netral ggl induksi sama dengan nol. Posisi III kawat kebalikan posisi I dan ggl induksi tetap maksimum (Gambar 7).
Gambar 7 Pembangkitan Tegangan DC pada Angker
induksi menjadi maksimum terjadi berulang secara bergantian.
Gambar 8 a) Bentuk Tegangan AC dan Slipring
Gambar 8 b) Tegangan DC pada Komutator
GGL induksi yang dihasilkan dari belitan rotor (Gambar 7) dapat menghasilkan dua jenis listrik yang berbeda, yaitu listrik AC dan listrik DC. Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slipring berupa dua cincin (Gambar 8a), maka dihasilkan listrik AC berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin (Gambar 8b) dengan dua belahan, maka
dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif.
Mesin DC dikembangkan rotornya memiliki banyak belitan dan komutator
Gambar 9 Prinsip Pembangkitan Tegangan DC
Medan magnet yang sebelumnya adalah magnet permanen diganti menjadi elektromagnet, sehingga kuat medan magnet bisa diatur oleh besarnya arus penguatan medan magnet. Belitan rotor dikembangkan menjadi belitan yang memiliki empat cabang, komutator empat segmen dan sikat arang dua buah. Tegangan yang dihasilkan penjumlahan dari belitan 1-2 dan belitan 3-4 (Gambar 10).
Gambar 10 Tegangan DC pada Komutator
Dalam perkembangan berikutnya generator DC dibagi menjadi tiga jenis, yaitu:
a) Generator penguat terpisah
b) Generator belitan Shunt
