Motor DC
Group F Members
Muhammad Husni Fadillah (2206100281) Sasikirana Dania P (2106654334)
Ahmad Naufal ‘Alim AR (2106653205)
Julian Jensen Purnomo (2106732834)
Daniel Siahaan (1906383116)
Definisi
Contents
01
Konstruksi
02
Prinsip Kerja
03
Jenis
04
Power Flow
05
Losses
06
Motor DC adalah jenis motor yang mengubah energi listrik menjadi gerakan mekanis dimana
gerakan mekanis berupa putaran dari motor dengan menggunakan arus searah (DC).
Definisi Motor DC
Konstruksi Motor DC
Konstruksi
Koil Medan Magnet (Field Coil): Motor DC memiliki dua setgulungan kawat yang disusun dalam medan magnet. Salah satu set koil ini ditempatkan di bagian stator (bagian yang diam dan menimbulkan medan magnet), sementara yang lainnya
ditempatkan di rotor (bagian yang berputar).
Komutator: Komutator adalah cincin terbuat dari material
konduktif seperti tembaga yang terhubung ke rotor. Komutator berfungsi sebagai pengalih arus listrik dari koil medan magnet di stator ke gulungan kawat rotor. Komutator ini berputar bersama dengan rotor.
Sikat (Brushes): Sikat adalah bagian yang bersentuhan langsung
dengan komutator dan menjalankan arus listrik ke rotor melalui komutator. Sikat biasanya terbuat dari material seperti karbon.
Motor DC (Direct Current) memiliki enam komponen penting yang
saling menyusun satu sama lain. Berikut adalah konstruksi dasar
motor DC:
Rotor: Rotor adalah bagian motor DC yang berputar. Rotor
terdiri dari beberapa lilitan kawat yang terhubung ke komutator.
Ketika arus mengalir melalui rotor, medan magnet yang
dihasilkan akan berinteraksi dengan medan magnet stator, menyebabkan rotor berputar.
Stator: Stator adalah bagian motor DC yang diam, dan ini
menciptakan medan magnet tetap. Medan magnet stator menyebabkan rotor berputar saat arus mengalir melalui gulungan rotor.
Rangkaian Listrik (Electrical Circuit): Motor DC memiliki
rangkaian listrik yang terhubung ke stator dan rotor melalui komutator dan sikat. Arus listrik mengalir melalui komutator, menjalankan rotor, dan menciptakan gerakan berputar.
Prinsip kerja motor DC adalah ketika arus listrik mengalir melalui gulungan rotor, medan magnet yang dihasilkan di rotor akan
berinteraksi dengan medan magnet yang dihasilkan di stator, menyebabkan rotor berputar.
Konstruksi
Prinsip Kerja
Motor DC merubah energi
listrik menjadi energi kinetik
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak; ketika arus listrik diberikan ke kumparan, bagian utaraakan menghadap bagian kutub selatan sehingga akan terjadinya perhentian dalam pergerakan kumparan. Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah
arus pada kumparan dibalik. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet. Pada saat ini, arus yang mengalir ke
kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub.
Inilah bagaimana rotasi dalam sebuah motor DC terjadi, dimana siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.
Jenis - Jenis Motor DC
Motor DC dibagi menjadi 2 jenis berdasarkan hubungan kumparan medan dan kumparan angkernya, yaitu :
1. Motor DC Sumber Daya Terpisah
Pada Motor DC jenis ini, sumber arus listrik untuk kumparan
medan (field winding) terpisah dengan sumber arus listrik untuk kumparan angker (armature coil) pada rotor.
2. Motor DC Sumber Daya Sendiri
Pada Motor DC jenis ini, kumparan medan (field winding)
dihubungkan secara seri, paralel ataupun kombinasi seri-paralel
dengan kumparan angker (armature winding).
Motor DC Shunt
Motor DC sumber daya sendiri ini terbagi lagi menjadi 3 jenis motor DC, yaitu :
1.
Pada jenis motor ini, lilitan medan dan lilitan angker (armature) terhubung secara paralel di catu daya yang sama sehingga
mengakibatkan lilitan medan terpapar ke seluruh tegangan terminal.
Meskipun jenis daya-nya sama, tetapi arus medan dan arus jangkar
akan berbeda, disamping itu kecepatan motor DC shunt konstan dan
tidak bervariasi dengan beban mekanik pada output.
2. Motor DC Seri
Pada jenis motor DC seri, belitan medan dan belitan angker
(armature) terhubung secara seri dengan catu daya, hasilnya arus yang sama mengalir di belitan medan dan belitan dinamo.
Motor DC seri disebut juga sebagai Motor Universal hal ini karena
motor DC seri dapat bekerja dengan catu daya AC atau catu daya
DC.
3. Motor DC Coumpound/Gabungan
Motor DC coumpound/gabungan menggunakan kombinasi gulungan seri dan gulungan medan shunt, dimana belitan seri terhubung
secara seri dengan jangkar motor sementara belitan shunt terhubung secara paralel.
Pada motor DC coumpound terdapat dua sirkuit medan yang menghasilkan medan magnet, sehingga motor DC coumpound
terbagi lagi menjadi dua jenis berdasarkan orientasi fluks-nya, yaitu motor DC Compound Kumulatif dan motor DC Compound
Diferensial.
Power Flow dan rugi daya pada Motor DC
Efisiensi motor DC dipengaruhi oleh rugi-rugi daya pada mesin itu sendiri. Adapun rugi-rugi tersebut adalah energi lain yang dihasilkan selama proses konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik.
Rugi-rugi pada motor DC antara lain: copper losses, brush drop losses, mechanical losses, core losses, dan stray losses. Rugi-rugi tersebut dapat digambarkan menjadi sebuah diagram alir daya seperti ditunjukkan pada gambar diatas.
Copper losses
Kerugian Hambatan (I²R Losses): Disebabkan oleh resistansi kawat tembaga dalam gulungan motor saat arus melalui mereka.
Kerugian Core (Eddy Current Losses): Terjadi karena perubahan medan magnetik dalam inti motor, yang menciptakan arus gelombang dalam inti logam.
Kerugian tembaga dalam motor DC adalah kerugian daya yang disebabkan oleh arus yang mengalir melalui kawat tembaga dalam motor.
Ada dua jenis kerugian utama:
1.
2.
Sikat: Sikat adalah perangkat yang digunakan dalam motor DC untuk mengalirkan arus listrik dari sumber luar ke gulungan medan (field winding) dan gulungan armatur (armature winding) motor.
Komutator: Komutator adalah bagian motor DC yang berputar bersama-sama dengan rotor (armature) dan digunakan untuk mengalihkan arus listrik ke gulungan armatur.
Mengacu pada kerugian daya yang terjadi akibat kontak antara sikat (brush) dan komutator dalam motor DC. Ini adalah salah satu jenis kerugian daya yang ditemukan dalam motor DC. Proses ini mencakup:
1.
2.
Kerugian daya dalam brush drop losses disebabkan oleh resistansi listrik di antara sikat dan komutator saat mereka bersentuhan satu sama lain. Selama operasi, arus listrik mengalir melalui sikat ke komutator, dan sebagian energi listrik akan hilang dalam bentuk panas akibat resistansi ini.
Brush Drop Losses
Gesekan Bantalan (Bearing Friction): Ini adalah kerugian daya yang disebabkan oleh gesekan antara bantalan yang mendukung poros motor. Gesekan ini dapat terjadi di berbagai titik dalam motor DC, termasuk di sekitar poros armatur dan poros rotor.
Gesekan pada Sikat (Brush Friction): Gesekan antara sikat dan komutator dalam motor DC juga dapat menyebabkan kerugian mekanik. Sikat harus bersentuhan dengan komutator untuk mengalirkan arus, dan gesekan ini menghasilkan panas dan kerugian daya.
Gesekan Angin (Windage Friction): Ini adalah kerugian daya yang terjadi akibat gesekan udara saat rotor berputar di dalam motor DC. Gesekan ini tergantung pada kecepatan rotor.
Kerugian mekanik pada motor DC adalah kerugian daya yang disebabkan oleh gesekan dan perlawanan mekanis dalam motor tersebut. Kerugian mekanik terdiri dari beberapa komponen, termasuk:
1.
2.
3.
Mechanical Losses
Kerugian Histeresis (Hysteresis Losses): Ini terjadi karena saat medan magnetik dalam inti berubah, material inti logam akan mengalami siklus histeresis, yang berarti perubahan magnetisasi menghasilkan panas karena perubahan domain magnetik. Ini adalah kerugian energi yang terjadi karena sifat material inti dan bergantung pada siklus magnetik yang dialami oleh inti selama operasi.
Kerugian Arus Gelombang (Eddy Current Losses): Ini terjadi karena perubahan medan magnetik yang menyebabkan arus listrik gelombang (eddy current) mengalir dalam inti logam.
Arus ini menciptakan panas akibat resistensi elektrik dalam logam.
Kerugian inti (core losses) pada motor DC merujuk pada kerugian daya yang disebabkan oleh perubahan medan magnetik dalam inti logam motor. Ini termasuk kerugian histeresis dan kerugian arus gelombang (eddy current losses).
1.
2.
Core Losses
Stray Losses
Kerugian stray (stray losses) pada motor DC adalah kerugian daya yang terjadi karena aliran arus listrik yang tidak diinginkan atau "tersesat" dalam berbagai komponen motor. Ini termasuk kerugian di berbagai bagian motor seperti bingkai (frame), belitan (winding), dan bagian logam lainnya yang dapat menghasilkan panas dan mengurangi efisiensi motor.
Kerugian stray ini dapat berasal dari berbagai sumber, termasuk kerugian akibat perpindahan arus dalam bingkai, kerugian di selubung belitan, dan kerugian akibat perubahan medan magnetik di sekitar motor. Untuk mengurangi kerugian stray, perlu memperhatikan desain motor, bahan yang digunakan, dan pemeliharaan yang tepat.
