MOTOR DC 

 A. pengertian motor DC

   Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motormotor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

    Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. 

Gambar 1. Motor D.C Sederhana  

 B. Kontruksi Motor DC

    1) Stator  

            Stator adalah bagian yang tinggal tetap (tidak bergerak) yang terdiri dari rumah dengan kutub magnet yang dibuat dari pelat-pelat yang dipejalkan dengan gulungan penguat magnet berikut tutup rumah.  

 

    2) Sotor 

             Bagian rotor adalah bagian yang begerak yang terdiri dari silinder yang dibuat dengan pelat-pelat yang dipejalkan yang diberi saluran sebagai tempat kumparan yang biasa disebut angker/jangkar. Pada angker terpasang kolektor/komutator yang terdiri dari sigmen-sigmen yang berhubungan dengan gulungan angker.   

 

    3 ) Komutator

                Komutator ini berfungsi sebagai penyearah mekanik yang akan dipakai bersama-sama dengan sikat. Sikat-sikat ditempatkan sedemikian rupa sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berbeda. 

C. Prinsip Kerja Motor DC

Daerah kumparan medan yang yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu. Konversi dari energi listrik menjadi energi mekanik (motor) maupun sebaliknya berlangsung melalui medan magnet, dengan demikian medan magnet disini selain berfungsi sebagai tempat untuk menyimpan energi, sekaligus berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi dan daerah tersebut dapat dilihat pada gambar dibawah ini : 

           

Gambar 2.2  Prinsip Kerja Motor dc

Dengan mengacu pada hukum kekekalan energi : 

Proses energi listrik = energi mekanik + energi panas + energi didalam medan magnet 

Maka dalam medan magnet akan dihasilkan kumparan medan dengan kerapatan fluks sebesar B dengan arus adalah I serta panjang konduktor sama dengan L maka diperoleh gaya sebesar F, dengan persamaan sebagai berikut : 

F = B I L                                                         (2.1)

            dengan :          F = Gaya magnet pada sebuah arus (Newton)

                                    B = Medan magnet (Tesla)

                                    I =  Arus yang mengalir (Ampere)

                                    L = Panjang konduktor (meter)

Arah dari gaya ini ditentukan oleh aturan kaidah tangan kiri, adapun kaidah tangan kiri tersebut adalah sebagai berikut :

Gambar 2.3  Kaidah Tangan Kiri

Ibu jari sebagai arah gaya ( F ), telunjuk jari sebagai fluks ( B ), dan jari tengah sebagai arus ( I ).  Saat gaya ( F ) tersebut dibandingkan, konduktor akan bergerak didalam kumparan medan magnet dan menimbulkan gaya gerak listrik yang merupakan reaksi lawan terhadap tegangan sumber. Agar proses perubahan energi mekanik tersebut dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus lebih besar dari pada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan. Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran pada motor. 

D. Keuntungan dan Kekurangan Motor DC

    Kelebihan

1. Mudah dikontrol
2. Sederhana
3. Memiliki torsi yang tinggi
4. Tidak memiliki rugi daya reaktif 
5. Memiliki   akurasi   kontrol   yang   tinggi   sehingga motor  DC  sering  digunakan  untuk   Aplikasi   servo seperti pengendali kecepatan pemintal benang atau pengendali posisi antena penerima satelit.

 Kekurangan

1. Mahal
2. Besar
3. Tidak cocok untuk digunakan pada daya yang besar 
4. Perawatan pada motor DC lebih sulit daripada motor AC 

GENERATOR DC 
 A. Pengertian Generator DC

     Generator adalah suatu mesin (alat) yang berfungsi mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik, yang diperoleh melalui prinsip percobaan Farady, yang menyatakan bahwa suatu penghantar  yang berada pada sejumlah garis-garis gaya magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan menghasilkan garis-garis gaya listrik (ggl) induksi.    

B. Kontuksi Generator DC 

1)        Rangka Stator, dibuat dari besi tuang. Rangka stator merupakan rumah dari bagian-bagian lain dalam generator. Fungsi utamanya adalah sebagai tempat untuk mengalirnya  fluks magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet. 

2)    Inti kutub magnet , berfungsi sebagai tempat terjadinya fluks magnet. Untuk generator dengan kapasitas kecil digunakan magnet permanen, dan untuk generator kapasitas besar digunakan magnet buatan (elektromagnetik).  

3)        Rotor (jangkar, angker) , merupakan bagian  yang berputar.  Pada Genenrator DC  jangkar yang digunakanbiasanya berbentuk silinder yang pada bagian permukaannya diberi alur-alur sebagai tempat kawat-kawat lilitan. Bahan yang digunakan untuk pembuatan jangkar dari bahan ferromagnetic yang dibuat berlapis-lapis. 

4)         Sikat-sikat, berfungsi sebagai penghubung aliran arus listrik dari lilitan jangkar dengan beban. Bahan yang digunakan untuk pembuatan sikat-sikat dari  arang. 

5)         Kawat Lilitan jangkar, adalah tempat terbentuknya ggl induksi. Dalam satu alur  terdiri atas beberapa kawat yang disebut dengan kumparan. Antara kumparan satu dengan lainnya dihubungkan secara seri.  

6)       Komutator, digunakan sebagai penyearah (komutasi). Komutator pada prinsipnya mempunyai bentuk yang sama dengan cincin yang dibelah menjadi dua yang dipisahkan dengan bahan penyekat. Masing-masing komutator  dihubungkan  dengan sisi kumparan tempat terjadinya ggl induksi. 

C. Prinsip Kerja 

Generator adalah suatu alat yang mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik. Jika sebatang penghantar digerakkan di antara kutub-kutub magnit maka pada penghantar tersebut akan terjadi suatu GGL (Gaya Gerak Listrik). Arah GGL pada generator ditentukan dengan kaidah tangan kanan, yaitu: Bila tangan kanan dipampangkan sedemikian rupa hingga garis-garis fluks magnetic jatuh pada telapak tangan dan ibu jari menunjuk kea rah gerakan (penyebab) maka jari-jari yang lain akan menunjukkan arah GEM dan dengan demikian arah dari arus induksi (akibat).

Gambar 1

Pada gambar 2 diperlihatkan sebuah lingkaran kawat a b c d diputar diantara dua kutub magnit yang sisi a b dan c d akan memotong garis gaya sehingga dalam kawat tersebut akan terjadi aliran induksi. Sesuai dengan kaidah tangan kanan maka garis gaya yang arahnya dari kiri ke kanan akan sehingga memotong Q dari bawah  ke atas jadi aliran arus induksi akan mengalisr dari a ke b. Bagian c d memotong garis gaya dari atas ke bawah sehingga arus induksi mengalis dari c ke d. Aliran arus induksi dalam kedua kawat akan memperkuat. Apabila kumparan melakukan setengah perkisaran a b memotong garis gaya dari atas ke bawah sehingga ggl yang ditimbulkan akan berlawanan arahnya.

Gambar 2

Sedangkan besarnya GGL selalu berubah-ubah. Tegangan yang berubah-ubah secara periodic disebut tegangan bolak-balik dan arus yang mengalir disebut arus bolak-balik.

                                         

Gambar 3

Lama waktu untuk satu putaran disebut periode (T). Jumlah perubahan periode dalam satu detik disebut frequency.

Untuk mendapatkan aliran dari kumparan yang berputar digunakan cincin tembaga. Pada cincin ini ditempatkan sekat/brostel yang dapat dihubungkan dengan rangkaian luar gambar.

D. Jenis - Jenis Generator DC

 1. Generator Penguat Terpisah

Yakni sumber arus penguat magnet diperoleh dari sumber listrik lain (di luar). Rangkaian ekuivalen Generator dengan penguatan terpisah.

  

 2. Generator Penguat Sendiri

      

Yakni arus penguat magnet diambilkan dari keluaran generator itu sendiri, sehingga besar arus penguat magnet akan dipengaruhi oleh nilai arus dan tegangan generator. Berdasarkan jenis sambungan lilitan penguat magnet dengan lilitan jangkar, generator penguat sendiri dibagi menjadi 3 jenis, yaitu (a) generator penguat shunt, (b) generator penguat seri, dan (c) generator kompon (canpuran).

 

 3. Generator Kompon

Pada generator ini, mempunyai dua macam lilitan penguat magnet, yakni penguat shunt dan penguat seri dengan llilitan jangkar. Ditinjau dari cara penyambungannya generator kompon ini dibedakan menjadi dua macam, yakni (1) generator kompon shunt panjang dan (2) generator kompon shunt pendek.