Motor DC adalah mesin yang banyak ditemukan di berbagai peralatan elektronik yang digunakan dalam berbagai aplikasi.

Biasanya, motor ini digunakan pada peralatan yang memerlukan beberapa bentuk kontrol putar atau penghasil gerak.Motor arus searah merupakan komponen penting dalam banyak proyek teknik kelistrikan.Memiliki pemahaman yang baik tentang pengoperasian motor DC dan pengaturan kecepatan motor memungkinkan para insinyur merancang aplikasi yang mencapai kontrol gerakan yang lebih efisien.

Artikel ini akan membahas lebih dekat jenis motor DC yang tersedia, mode pengoperasiannya, dan cara mencapai kontrol kecepatan.

Apa itu Motor DC?

Menyukaimotor AC, Motor DC juga mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.Pengoperasiannya merupakan kebalikan dari generator DC yang menghasilkan arus listrik.Tidak seperti motor AC, motor DC beroperasi dengan daya DC – daya searah non-sinusoidal.

Konstruksi Dasar

Meskipun motor DC dirancang dengan berbagai cara, semuanya memiliki bagian dasar berikut:

• Rotor (bagian mesin yang berputar; juga dikenal sebagai “angker”)
• Stator (belitan medan, atau bagian “stasioner” dari motor)
• Komutator (bisa disikat atau tanpa sikat, tergantung jenis motornya)
• Medan magnet (menyediakan medan magnet yang memutar poros yang terhubung ke rotor)

Dalam prakteknya, motor DC bekerja berdasarkan interaksi antara medan magnet yang dihasilkan oleh jangkar yang berputar dan stator atau komponen tetap.

Pengontrol motor DC tanpa sikat tanpa sensor.Gambar digunakan atas izinKenzi Mudge.

Prinsip Operasi

Motor DC beroperasi berdasarkan prinsip elektromagnetisme Faraday yang menyatakan bahwa konduktor pembawa arus mengalami gaya ketika ditempatkan dalam medan magnet.Menurut “Aturan Tangan Kiri untuk Motor Listrik” Fleming, gerak konduktor ini selalu tegak lurus terhadap arus dan medan magnet.

Secara matematis, kita dapat menyatakan gaya ini sebagai F = BIL (di mana F adalah gaya, B adalah medan magnet, I berarti arus, dan L adalah panjang penghantar).

Jenis Motor DC

Motor DC terbagi dalam kategori yang berbeda, tergantung pada konstruksinya.Jenis yang paling umum termasuk magnet permanen yang disikat atau tanpa sikat, seri, dan paralel.

Motor Brushed dan Brushless

Motor DC yang disikatmenggunakan sepasang sikat grafit atau karbon yang digunakan untuk menghantarkan atau mengalirkan arus dari jangkar.Sikat ini biasanya disimpan dekat dengan komutator.Fungsi lain yang berguna dari sikat pada motor DC termasuk memastikan pengoperasian tanpa percikan, mengontrol arah arus selama putaran, dan menjaga komutator tetap bersih.

Motor DC tanpa sikattidak mengandung sikat karbon atau grafit.Mereka biasanya berisi satu atau lebih magnet permanen yang berputar mengelilingi jangkar tetap.Sebagai pengganti sikat, motor DC brushless menggunakan sirkuit elektronik untuk mengontrol arah putaran dan kecepatan.

Motor Magnet Permanen

Motor magnet permanen terdiri dari sebuah rotor yang dikelilingi oleh dua magnet permanen yang berlawanan.Magnet menyuplai fluks medan magnet ketika DC dilewatkan, yang menyebabkan rotor berputar searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam, tergantung pada polaritasnya.Keuntungan utama dari motor jenis ini adalah dapat beroperasi pada kecepatan sinkron dengan frekuensi konstan, sehingga memungkinkan pengaturan kecepatan yang optimal.

Motor DC seri-luka

Motor seri memiliki belitan stator (biasanya terbuat dari batangan tembaga) dan belitan medan (kumparan tembaga) yang dihubungkan secara seri.Akibatnya, arus jangkar dan arus medan adalah sama.Arus tinggi mengalir langsung dari suplai ke belitan medan yang lebih tebal dan lebih sedikit dibandingkan pada motor shunt.Ketebalan belitan medan meningkatkan kapasitas membawa beban motor dan juga menghasilkan medan magnet kuat yang memberikan torsi sangat tinggi pada motor DC seri.

Motor DC Shunt

Motor DC shunt memiliki belitan jangkar dan medan yang dihubungkan secara paralel.Karena hubungan paralel, kedua belitan menerima tegangan suplai yang sama, meskipun keduanya dieksitasi secara terpisah.Motor shunt biasanya memiliki lebih banyak lilitan pada belitan dibandingkan motor seri sehingga menciptakan medan magnet yang kuat selama pengoperasian.Motor shunt dapat memiliki pengaturan kecepatan yang sangat baik, bahkan dengan beban yang bervariasi.Namun, motor ini biasanya tidak memiliki torsi awal yang tinggi dibandingkan motor seri.

Rangkaian motor dan pengatur kecepatan dipasang pada bor mini.Gambar digunakan atas izinDilshan R. Jayakody

Kontrol Kecepatan Motor DC

Ada tiga cara utama untuk mencapai pengaturan kecepatan pada motor DC seri – kontrol fluks, kontrol tegangan, dan kontrol resistansi jangkar.

1. Metode Pengendalian Fluks

Dalam metode pengendalian fluks, rheostat (sejenis resistor variabel) dihubungkan secara seri dengan belitan medan.Tujuan dari komponen ini adalah untuk meningkatkan tahanan seri pada belitan yang akan mengurangi fluks sehingga meningkatkan kecepatan motor.

2. Metode Pengaturan Tegangan

Metode pengaturan variabel biasanya digunakan pada motor DC shunt.Sekali lagi, ada dua cara untuk mencapai kontrol pengaturan tegangan:

• Menghubungkan medan shunt ke tegangan eksitasi tetap sambil mensuplai jangkar dengan tegangan berbeda (alias kontrol tegangan berganda)
• Memvariasikan tegangan yang disuplai ke jangkar (alias metode Ward Leonard)

3. Metode Pengendalian Resistansi Angker

Pengendalian tahanan jangkar didasarkan pada prinsip bahwa kecepatan motor berbanding lurus dengan EMF balik.Jadi, jika tegangan suplai dan resistansi jangkar dijaga pada nilai konstan, maka kecepatan motor akan berbanding lurus dengan arus jangkar.