BAB II DASAR TEORI
2.1. Pengertian Motor DC Motor DC adalah sebuah peralatan listrik yang dapat merubah energi listrik menjadi energ energii mekanik mekanik.. Motor Motor DC merupak merupakan an jenis jenis motor motor yang yang banyak banyak digunak digunakan an di indust industri ri elek elektr troni onik k dan dan komp kompone onen n pend penduku ukung ng untu untuk k beber beberap apaa peral peralat atan an atau atau inst instru rume ment ntas asii elektronik. Motor DC juga disebut atau sama dengan motor arus searah. Selain memiliki jenis yang beragam antara lain tipe magnet tetap dan elektromagnet ( seri,shunt, atau jenis coumpound. Sehingga type motor DC dapat di implementasikan berdasarkan jenis magnet yang digunakan. Pada jenis elektromagnet, elektromagnet, pembentukan pembentukan medan magnet sering sering disebut disebut eksitasi ( penguatan yang terbagi menjadi penguatan sendiri dan penguatan di dalam motor.
!ambar 2.1 Motor D.C Sederhana http://google.co.id
2.2. Prinsip "erja Motor DC Motor DC memiliki prinsip kerja yang berbeda dengan Motor #C. Pada motor DC jika arus le$at pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor jika ada arus mengalir pada konduktor tersebut. #rah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. Motor listrik arus searah mempunyai prinsip kerja berdasarkan percobaan %orents yang menyatakan
&'ika sebatang penghantar listrik yang berarus berada di dalam medan magnet maka pada ka$at penghantar tersebut akan terbentuk suatu gaya. !aya yang terbentuk sering dinamakan gaya %orents.
) *+% di mana ) * !aya yang terbentuk pada penghantar (e$ton * #rus yang mengalir pada konduktor jangkar (#mpere + * "erapatan /luksi (0eberm2 l * Panjang konduktor jangkar (m ntuk menentukan arah gaya dapat digunakan kaidah tangan kiri (%orent3 atau kaidah telapak tangan kiri.
!ambar 2.2 kaidah %orent3 http://google.co.id/
!ambar 2.4 prinsip kerja motor DC http://google.co.id/
+esarnya gaya %orents bergantung dari besarnya arus yang mengalir pada kumparan jangkar (, kerapatan /luksi (+ dari kedua kutub dan panjang konduktor jangkar (l . Semakin besar /luksi yang terimbas pada kumparan jangkar maka arus yang mengalir pada kumparan jangkar juga besar, dengan demikian gaya yang terjadi pada konduktor juga semakin besar. Pada motor DC, kumparan medan yang berbentuk kutub sepatu merupakan merupakan bagian yang tidak berputar (stator dan kumparan jangkar merupakan bagian yang berputar (rotor. Perubahan energi yang terjadi pada mesin DC adalah energi listrik menjadi energi mekanik. 5egangan (6t menjadi sumber dan tegangan jangkar 7a merupakan tegangan la$an. Pada motor DC shunt tidak terjadi slip karena kecepatan rotor dan medan putar stator relati/ konstan sehingga tidak terjadi perbedaan kecepatan antara rotor dengan medan putar stator.
Motor DC mempunyai 4 komponen yang utama yaitu"omponen tama dari Motor DC -
!ambar 2.8 +agian9bagian motor DC http://google.co.id/ a.
Rangka (frame) :angka motor arus searah adalah tempat meletakan sebagian besar komponen mesin dan melindungi bagian mesin. ntuk rangka harus dirancang memiliki kekuatan mekanis yang tinggi untuk mendukung komponen ; komponen yang ada di dalamnya. :angka motor DC ini biasa dibuat dari bahan cast steel baja tuang atau bisa dari baja
lembaran rolled steel yang ber/ungsi sebagai penopang mekanis dan juga sebagai bagian dari rangkaian magnet. :angka juga memiliki /ungsi sebagai mengalirkan /luks magnet yang timbul dari kutub ; kutub medan itu. :angka dibuat dengan menggunakan bahan yang kuat dan memiliki si/at /erromagnetic yang memiliki permeabilitas tinggi untuk mele$atkan /luks magnet itu. b.
Kutub medan ( Stator) Secara sederhada digambarkan bah$a interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan jangkar yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan- kutub utara dan kutub selatan. !aris magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub9kutub dari utara k e selatan. ntuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet.7lektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
c.
Jangkar ( Rotor) +ila arus masuk menuju jangkar, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. 'angkar yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. ntuk kasus motor DC yang kecil, jangkar berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub9kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. 'ika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub9kutub utara dan selatan jangkar.
d.
Commutator. "omponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. "egunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam jangkar. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara jangkar dan sumber daya.
e.
Sikat / Brush Sikat adalah jembatan bagi alira arus ke lilitan jangkar. Maka /ungsi dan posisi brush cukup penting sebagai komponen pada motor DC ini. Sikat ; sikat ini biasanya berbahan dasar karbon dengan tingkat kekerasan material yang ber
:ecti/ier adalah alat yang digunakan untuk mengubah sumber arus bolak9balik (#C menjadi sinyal sumber arus searah (DC. !elombang #C yang berbentuk gelombang sinus hanya dapat dilihat dengan alat ukur C:=. :angkaian recti/ier banyak menggunakan trans/ormator step do$n yang digunakan untuk menurunkan tegangan sesuai dengan perbandingan trans/ormasi trans/ormator yang digunakan. Penyearah dibedakan menjadi 2 jenis, penyearah setengah gelombang dan penyearah gelombang penuh, sedangkan untuk penyearah gelombang penuh dibedakan menjadi penyearah gelombang penuh dengan center tap (C5, dan penyearah gelombang penuh dengan menggunakan dioda bridge. Dioda sendiri merupakan komponen semikonduktor yang ber/ungsi menghantarkan arus pada tegangan maju dan menghambat arus pada aliran tegangan balik. Selain itu dioda juga ber/ungsi sebagai penyearah untuk komponen dioda brigde.
!ambar 2.> Diagram recti/ier http://google.co.id/
!ambar 2.? Dioda http://google.co.id #rus yang diubah oleh recti/ier adalah sebagai berikut -
!ambar 2.@ Diagram arus #C menuju recti/ier http://google.co.id
!ambar 2.A Diagram arus setelah mele$ati recti/ier http://google.co.id
2.4. 'enis9'enis Motor DC a.
+erdasarkan sumber arus penguat magnetna, motor DC dapat dibedakan atas Motor DC penguat terpisah (separately eBcited , yaitu motor DC yang menggunakan arus penguat magnet yang diperoleh dari sumber arus searah di luar motor.
!ambar 2. :angkaian motor DC penguat terpisah Sumber- Marine 7lectrical, Sardono Sar$ito
Motor DC penguat sendiri (sel/ eBcited, yaitu motor DC yang menggunakan arus penguat magnet berasal dari motor DC itu sendiri.
b.
+erdasarkan hubungan lilitan penguat magnet terhadap lilitan jangkar motor arus searah dengan penguat sendiri dapat dibedakan Motor DC Shunt - motor DC yang menggunakan kumparan penguat yang disambungkan pararel ( shunt dengan lilitan jangkar. "ecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan kumparan motor DC (kecepatan berkurang atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah.
!ambar rangkaian motor shunt http://a!!ahratunnisa."ordpress.com
Motor DC seri - motor DC yang menggunakan lilitan penguat magnet yang dihubungkan seri dengan lilitan jangkar. +erikut tentang kecepatan motor seri (:od$ell nternational Corporation, 1@ %.M. Photonics %td, 2EE2 "ecepatan dibatasi pada >EEE :PM Farus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali. Motor9motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torGue penyalaan a$al yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist seperti pada gambar berikut.
!ambar rangkaian motor seri http://a!!ahratunnisa."ordpress.com Motor DC kompon - Pada motor kompon, lilitan penguat magnet dihubungkan secara paralel dan seri dengan lilitan jangkar. Sehingga, motor kompon memiliki tor#ue penyalaan a$al yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri, makin tinggi pula tor#ue penyalaan a$al yang dapat ditangani oleh motor ini. Motor DC yang menggunakan lilitan penguat magnet yang disambungkan seri dan pararel. a.
Motor DC kompon Panjang kumparan penguat medan tambahan diletakkan secara seri antara kumparan jangkar dan kumparan penguat medan pada motor DC shunt.
!ambar 2.1E. :angkaian Motor DC "ompon Panjang Sumber- Marine 7lectrical, Sardono Sar$ito
Motor DC kompon Pendek. Dimana tata letak kumparan penguat medan tambahan diletakkan seri dengan kumparan medan pada motor DC shunt.
b.
!ambar 2.. :angkaian Motor DC "ompon Pendek Sumber- Marine 7lectrical, Sardono Sar$ito 2.? Pengereman Pengereman motor DC ada 2 metode yaitu secara mekanik dengan menggunakan shoe brake atau pedal rem, dan secara elektrik dengan 4 caraa. Pengereman dinamik Pengereman yang dilakukan dengan melepaskan jangkar yang berputar dari sumber tegangan dan memasangkan tahanan pada terminal jangkar. b. Pengereman regenerati/ Dengan cara mengembalikan energi rotasi ke da lam sistem. Fal ini dapat dilakukan ketika beban motor turun dan kecepatan motor menjadi lebih tinggi dari putaran nominal (7a H 6t atau dengan kata lain /ungsi motor berubah menjadi generator. c. Pengereman plugging Prinsipnya adalah hubungan ke sambungan jangkar dibalik sehingga motor akan bekerja dengan membalikkan putaran. Metode ini pada umumnya digunakan dalam mengontrol putaran pada li/tele
2.@. "euntungan dan "erugian Motor DC "euntungan "erugian Motor DC mempunyai karakteristik kopel Membutuhkan pera$atan yang ekstra kecepatan
yang
menguntungkan
dibandingkan motor lainnya. Motor DC dapat diubah menjadi generator %ebih
besar
dan
lebih
mahal
(jika
DC dimana perbedaannya terletak pada arah dibandingkan dengan motor #C induksi arus. "ecepatan mudah diatur. 5idak cocok untuk aplikasi kecepatan tinggi Sistem kontrolnya relati/ lebih murah dan 5idak cocok untuk aplikasi berdaya besar sederhana ntuk aplikasi berdaya rendah, motor DC 5idak lebih h dari motor #C
cocok
digunakan
pada
lingkungan yang cepat berdebu
kondisi
2.A. Perbedaan Motor #C dan DC = 1 2 4 8 > ?
)#"5=: P7M+7D#
M=5=: DC
Suplai motor komutator Daya
#rus DC #da 5etap bila
5orsi "ecepatan
turun 5inggi Mudah dikendalikan
M=5=: #C
#rus #C 5idak ada kecepatan 5urun bila kecepatan turun :endah Sulit dikendalikan
!ambar arus
2.. :ugi ; :ugi Pada Motor DC Pada motor searah terdapat rugi losses yaitu •
:ugi listrik :ugi ini diakibatkan oleh pemakaian konduktor tembaga. :ugi dihitung dengan rumusan :ugi * 2.: : * tahanan konduktor (ohm * #rus listrik (#mpere
•
mekanis dapat
:ugi besiiron losscore loss Diakibatkan oleh pemakaian besi /erromagnetik. 5erdiri dari rugi histeris dan rugi arus eddy. :ugi ini bersi/at konstan, sehingga kita tidak dapat mengetahui berapa besarnya.
•
:ugi Fisterisis "erugian histerisis disebabkan oleh gesekan molekul yang mela$an aliran gaya magnet di dalam inti besi. !esekan molekul dalam inti besi ini menimbulkan panas. Panas yang timbul ini menunjukan kerugian energi, karena sebagian kecil energi listrik tidak dipindahkan , tetapi diubah bentuk menjadi energi panas.
•
:ugi arus eddy "erugian karena 7ddy current (edd current losses"erugian karena 7ddy current disebabkan oleh aliran sirkulasi arus yang menginduksi logam. ni disebabkan oleh aliran
/luk magnetik disekitar inti besi. "arena inti besi tra/o terbuat dari konduktor (umumnya besi lunak, maka arus 7ddy yang menginduksi inti besi akan semakin besar. •
:ugi mekanik :ugi mekanis terdiri dari rugi geser pada sikat, rugi geser pada sumbu, dan rugi angin. Seperti pada rugi besi, rugi mekanis juga bersi/at konstan sehingga besarnya rugi mekanis tidak dapat diketahui.
Pada saat tidak berbeban (beban * E maka tidak ada /aktor daya luar yang menghambat daya input. P input * P luar I ∑ %osses * E I∑ %osses 6t. m
* :ugi tembaga I :ugi ( besi I mekanis
Dan :ugi terbagi atas rugi besi I rugi mekanis. "arena P input dan rugi tembaga dapat dihitung, maka besarnya rugi tetap dapat diketahui. Saat motor DC berbeban, karena P input dan rugi tembaga dapat dihitung dengan rugi besi dan mekanis yang sudah diketahui besarnya, maka e//isiensi dan P luar, dan torsinya dapat dihitung dengan rumusan
η =
$luar $input
'orsi
× 1EEJ
$sh =
2π n
&a. %a =
2π n
2.@. #plikasi Motor DC ntuk penggerak bagian9bagian dari crane seperti boom, spreader dan trolley.
maritim$orld.$eb.id !ambar 2.1E crane pelabuhan
http://goo gle.com
Stearing !ears.
!ambar 2.11 Steering gear http://goo gle.com
:adar Scanner
!ambar 2.12 dan 2.14 :adar Scanner http://goo gle.com
!ambar 2.14 Motor :udder http://goo gle.com
