Motor Listrik DC Bagian I

Motor Listrik DC

Pengertian Motor Listrik DC

Pengertian Motor DC dan Prinsip Kerjanya – Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC. Kumparan Medan pada motor DC disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Motor listrik DC dapat ditemukan peralatan rumah tangga seperti kipas angin, hairdryer.

Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan.

Motor Listrik DC tersedia dalam berbagai ukuran rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi  sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabile tegangan yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasional akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak.

Pada saat Motor listrik DC berputar tanpa beban, hanya sedikit arus listrik atau daya yang digunakannya, namun pada saat diberikan beban, jumlah arus yang digunakan akan meningkat hingga ratusan persen bahkan hingga 1000% atau lebih (tergantung jenis beban yang diberikan). Oleh karena itu, produsen Motor DC biasanya akan mencantumkan Stall Current pada Motor DC. Stall Current adalah arus pada saat poros motor berhenti karena mengalami beban maksimal.

Motor listrik DC memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihan motor listrik DC, yaitu mudah untuk memahami perencanaan, mudah untuk mengontrol kecepatan, mudah untuk mengontrol torsi, serta sederhana dan desain murah. Adapaun beberapa kekurangan motor listrik DC, yaitu membutuhkan biaya mahal, tidak dapat diandalkan kontrol pada kecepatan rendah, serta fisik lebih besar, serta dibutuhkan perawatan yang tinggi

Komponen Motor Listrik DC

Motor listrik DC terdiri atas beberapa komponen penting. Komponen-komponen penting dari motor DC dapat dilihat pada Gambar dibawah.

Komponen Motor DC

Secara fisik, mesin motor listrik DC tampak jelas ketika rumah motor atau disebut stator dibongkar terdapat kutub-kutub magnet bentuknya menonjol seperti pada gambar. 

Stator Mesin DC

Mesin Motor listrik DC yang sudah dipotong akan tampak beberapa komponen yang mudah dikenali. Bagian yang berputar dikenali. Bagian yang berputar dan berbentuk belitan kawat dan ditopang poros disebut sebagai rotot atau jangkar.

Fisik Mesin DC

Bagian rotor mesin motor listrik DC salah satu ujungnya terdapat komutator yang merupakan kumpulan segmen tembaga yang tiap-tiap ujungnya disambungkan dengan ujung belitan rotor seperti pada gambar.

Penampang Komutator

Komutator merupakan bagian yang sering untuk memasukkan arus dari jala-jala ke rotor.

Sikat arang (carbon brush) dipegang oleh pemegang sikat (brush holder) seperti terlihat pada gambar agar kedudukan sikat arang stabil. 

Pemegang Sikat Arang

Pegas akan menekan sikat arang sehingga hubungan skuat arang dengan kamutator tidak goyah. Sikat arang dapat memendek karena usia pemakaian dan secara periodik harus diganti dengan sikat arang baru.

Ada komponen utama dalam motor listrik DC, yaitu kutup medan, dinamo, dan komutator.

Komponen utama motor DC

a. Kutub Medan

Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakkan bearing pada ruang di antara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua Kutub medan, yaitu kutub Utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukan di antara kutub-kutub dari Utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnetik. Elektromagnetik menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.

b. Dinamo

Jika arus masuk menuju dinamo maka arus ini akan menjadi elektromagnetik. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakkan beban. 

Dinamo

Untuk motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam Medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk mengubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo.

c. Komutator

Komponen ini terutama ditemukan dalam motor listrik DC. Kegunaan adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Komutator juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.

Komutator

Catu tegangan DC dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar diantara Medan magnet.

Dalam memahami sebuah motor listrik, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/torsi sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok:

a) Beban torsi konstan, adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya, namun torsi nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torsi konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.

b) Beban dengan torsi variabel, adalah beban dengan torsi yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan torsi variabel adalah pompa sentrifugal dan fan (torsi bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).

c) Beban dengan energi konstan, adalah beban dengan permintaan torsi yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.