KARAKTERISTIK MOTOR UNIVERSAL DAN MOTOR COMPOUND

Makalah Mata Kuliah Penggunaan Mesin Listrik
KARAKTERISTIK MOTOR UNIVERSAL DAN MOTOR COMPOUND
Tatas Ardhy Prihanto (21060110120039)
[email protected]
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro,
Jl. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, Indonesia
Abstrak - Paper ini berkaitan dengan karakteristik
motor universal dan motor Compound. Motor
adalah suatu alat atau mesin listrik yang
mengkonversi listrik menjadi gerak. Ada dua jenis
sumber listrik yang digunakan untuk mensuplay
motor yaitu sumber arus searah (DC) dan sumber
arus bolak-balik (AC). Dalam paper ini akan kita
bahas motor universal sebagai contoh dari motor
sumber arus bolak balik (AC) dan motor Compound
sebagai sumber arus searah (DC). Dimana motor
universal dan motor Compound merupakan bagian
dari jenis motor yang sering digunakan dalam
kehidupan sehari-hari.
Kata Kunci : Motor universal, Motor Compound,
Sumbera arus searah, dan Sumber arus bolak-balik
I
PENDAHULUAN
Motor listrik adalah alat untuk mengubah
energi listrik menjadi energi mekanik. Alat
yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi
mekanik menjadi energi listrik disebut
generator atau dinamo. Motor listrik dapat
ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti
kipas angin, mesin cuci, pompa air dan
penyedot debu. Pada motor listrik tenaga listrik
diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini
dilakukan dengan mengubah tenaga listrik
menjadi magnet yang disebut sebagai elektro
magnet. Sebagaimana kita ketahui bahwa :
kutub-kutub dari magnet yang senama akan
tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama,
tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh
gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet
pada sebuah poros yang dapat berputar, dan
magnet yang lain pada suatu kedudukan yang
tetap.
Berdasarkan suplaynya motor dibagi
menjadi dua yaitu motor suplay AC dan suplay
DC. Untuk suplay AC kita akan menggunakan
motor universal sebagai contoh yang juga bisa
disuplay DC dan kita akan menggunakan
motor DC Compound sebagai contoh untuk
motor suplay DC.
II. MOTOR UNIVERSAL
2.1 PENGERTIAN MOTOR UNIVERSAL
Motor ini banyak sekali dipakai pada
peralatan rumah tangga, misalnya mixer, motor
mesin jahit, bor listrik, gerinda, polisher dan
lain-lain. Motor ini merupakan motor DC seri
yang diberi suplay AC sehingga memiliki
karakteristik kecepatan tinggi (diatas 3200
rpm). Motor jenis ini didesain dengan stator
berupa lempengan besi yang dilaminasi, medan
magnetis statis dan armatur. Belitan armatur
dan belitan medan dirangkai secara seri
melalui dua sikat arang, sehingga dihasilkan
arah arus medan dan arus armatur yang sama
meskipun motor disuplay dengan arus AC.
Torka yang dihasilkan dari motor jenis ini
berupa pulsa yang dihasilkan setiap setengah
siklus ketika arus berubah arah melewati
komutator. Kecepatan tanpa beban yang
dihasilkan motor jenis ini sangat tinggi (2000 –
20.000 rpm) namun akan turun menjadi 50 –
80 % ketika berbeban, disebabkan oleh rugi –
rugi gesekan dan belitan. Penggunaan roda gigi
juga dapat diterapkan untuk memperoleh
kecepatan
sesuai
kebutuhan
aplikasi.
Rangkaian ekuivalen dan karakteristik motor
universal diperlihatkan pada gambar berikut.
1
Gambar 1. Rangkaian dan karakteristik motor universal
2.2 KONTRUKSI MOTOR UNIVERSAL
Bagian-bagian lengkap motor universal dapat
dilihat pada gambar 2. di bawah ini.
Stator
Stator adalah tempat kumparan medan
magnit diletakkan, pada umumnya motor
universal mempunyai dua kutub
Rotor
Rotor disebut juga jangkar (armature) yaitu
bagian yang berputar. Rotor terdiri dari dua
bagian yaitu jangkar dan komutator. Jangkar
adalah tempat belitan kawat email dan ujungujung belitanya ditempatkan pada komutator
yang sesuai dengan langkah belitan jangkar.
Pada salah satu ujung poros rotor (shaft) dibuat
roda
gigi
memanjang
untuk tempat
memindahkan beban atau meneruskan putaran
motor ke alat lain.
Gambar 2. Motor Universal
2
III. MOTOR COMPOUND
3.2 PRINSIP KERJA MOTOR DC
3.1 SEKILAS TENTANG MOTOR DC
Jika arus lewat pada suatu konduktor,
timbul medan magnet di sekitar konduktor.
Arah medan magnet ditentukan oleh arah
aliran arus pada konduktor.Aturan Genggaman
Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan
arah garis fluks disekitar konduktor. Genggam
konduktor dengan tangan kanan dengan jempol
mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari
anda akan menunjukkan arah garis fluks.
Motor DC memerlukan suplay 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 4. Medan magnet yang membawa arus
mengelilingi konduktor .
Medan magnet hanya terjadi di sekitar
sebuah konduktor jika ada arus mengalir pada
konduktor tersebut. Pada motor listrik
konduktor berbentuk U disebut angker
dinamo.Jika konduktor berbentuk U (angker
dinamo) diletakkan di antara kutub uatara
danselatan yang kuat medan magnet konduktor
akan berinteraksi dengan medan magnet kutub.
Gambar 3. Motor DC sederhana
Gambar 5. Reaksi garis fluks.
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 di atas disebut angker dinamo. Angker
dinamo adalah sebutan untuk Compounden
yangberputar di antara medan magnet.
Lingkaran bertanda A dan B merupakan
ujung
konduktor
yang
dilengkungkan
(loopedconductor). Arus mengalir masuk
melalui ujung A dan keluar melalui ujung
B.Medan konduktor A yang searah jarum jam
akan menambah medan pada kutub dan
menimbulkan medan yang kuat di bawah
konduktor.
Konduktor
akan
berusaha
3
bergerakke atas untuk keluar dari medan kuat
ini. Medan konduktor B yang berlawanan
arahjarum jam akan menambah medan pada
kutub dan menimbulkan medan yang kuat di
atas konduktor. Konduktor akan berusaha
untuk bergerak turun agar keluar dari medan
yang kuat tersebut. Gaya-gaya tersebut akan
membuat angker dinamo berputar searah jarum
jam.
Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor
secara umum :
- Arus listrik dalam medan magnet akan
memberikan gaya.
- Jika kawat yang membawa arus
dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran /
loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada
sudut kanan medan magnet, akan
mendapatkan gaya pada arah yang
berlawanan.
Pasangan gaya menghasilkan tenaga
putar / torque untuk memutar kumparan.
Motor-motor memiliki beberapa loop
pada dinamonya untuk memberikan tenaga
putaran yang lebih seragam dan medan
magnetnya dihasilkan oleh susunan elektro
magnetik yang disebut kumparan medan.
Agar proses perubahan energi mekanik
dapat
berlangsung
secara
sempurna,
makategangan sumber harus lebih besar
daripada tegangan gerak yang disebabkan
reaksilawan. Dengan memberi arus pada
kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan
maka menimbulkan perputaran pada motor.
Gambar 6. Rangkaian motor arus searah
dengan penguat terpisah
Pada
motor
penguat
terpisah,
kumparan medan dihubungkan dengan
sumber sendiri dan terpisah dengan
tegangan angker.
2. Motor arus searah dengan penguat
sendiri, (jika arus penguat magnet
diperoleh dari motor itu sendiri).
Berdasarkan hubungan lilitan penguat
magnet terhadap lilitan jangkar, motor
arus searah dibedakan menjadi:
2.1 Motor Shunt
Motor shunt mempunyai kecapatan
hampir konstan. Pada tegangan jepit
konstan, motor ini mempunyai putaran
yang hampir konstan walaupun terjadi
perubahan beban.
3.3 JENIS-JENIS MOTOR DC
Berdasarkan sumber arus penguat
magnetnya, motor arus searah (DC)
dibedakan menjadi dua, yaitu:
1. Motor arus searah penguat terpisah,
(jika arus penguat magnet diperoleh dari
sumber arus searah di luar motor
tersebut).
Gambar 7. Rangkaian motor penguat
shunt
4
Pada
motor
penguat
shunt,
kumparan medan dihubungkan paralel
dengan angker.
angker. Bila motor seri diberi penguat
shunt tambahan seperti gambar diatas
disebut motor Compound shunt
panjang.
2.2 Motor seri
merupakan motor arus searah yang
mempunyai putaran kecapatan yang
tidak konstan, jika beban tinggi maka
putaran akan lambat.
Gambar 10. Rangkaian motor penguat
Compound pendek
Gambar 8. Rangkaian motor penguat
seri
Pada motor penguat seri, kumparan
medan dihubungkan seri dengan
angker.
2.3 Motor Compound
Motor Compound ini mempunyai
sifat seperti motor seri dan shunt,
tergantung lilitan mana yang kuat
(kumparan seri atau shunt).
Gambar 9. Rangkaian motor penguat
Compound panjang
Pada motor Compound mempunyai
dua
buah
kumparan
medan
dihubungkan seri dan paralel dengan
Motor Compound mempunyai dua
buah kumparan medan dihubungkan
seri dan paralel dengan angker. Bila
motor shunt diberi tambahan penguat
seri seperti gambar diatas disebut
motor Compound shunt pendek.
3.4 PENJELASAN MOTOR COMPOUND
1. Karakteristik
putaran
Motor
Compound
Putaran pada motor dengan penguat
terpisah relatif konstan, penurunan kecepatan
akibat perubahan beban sangat kecil. Hal ini
disebabkan karena fluks medan pada motor
relatif konstan dan tahanan jangkar Ra sangat
kecil, sehingga penurunan kecepatan antara
tanpa beban dan beban penuh adalah kecil
sehingga motor bisa dikatagorikan sebagai
motor yang mempunyai kecepatan tetap.
Karakteristik motor Compound berada diantara
karakteristik motor seri dan motor shunt,
sedangkan berdasarkan arah melilit penguat
medannya motor Compound bisa dibagi atas
Compound Lawan dan Compound Bantu.
2. Karakteristik torsi Motor Compound
Torsi pada motor DC bekerja jika
tegangan terminal V konstan maka arus ke
5
lilitan medan penguat juga akan konstan,
sehingga fluks yang ditimbulkan medan akan
konstan. Dengan demikian torsi pada motor
dengan penguat terpisah hanya tergantung pada
arus jangkar atau perubahan torsi berbanding
lurus dengan arus jangkar. Akibat adanya fluks
medan seri dan shunt pada motor Compound
yang saling mempengaruhi, maka karakteristik.
Torsi yang terjadi merupakan gabungan dari
karakteristik motor seri dan shunt. Pada saat
beban normal dengan naiknya la, maka
pertambahan. Torsi motor shunt lebih besar
bila dibandingkan motor seri dan karakteristik
motor Compound berada diantara kedua
karakteristik tersebut, demikian juga pada saat
beban besar.
3. Karakteristik Mekanis
Salah satu faktor yang mengakibatkan
kenaikkan Torsi adalah naiknya arus jangkar
Ia, dan akibat naiknya arus jangkar maka
kecepatan akan turun dengan asumsi fluks
konstan. Khusus untuk motor dengan penguat
terpisah yang memiliki Ra kecil penurunan
kecepatan tidak terlalu besar.
(a)
(b)
4. Karakteristik perbandingan kecepatan
Motor dan Torsi pada Motor
Compound
(c)
Gambar 11. Perbandingan rate
Kecepatan vs Torsi. Motor shunt (a),
Motor seri (b), Motor Compound (c)
6
Motor shunt, kecepatan pada prakteknya
konstan tidak tergantung pada beban (hingga
torque
tertentu
setelah
kecepatannya
berkurang, lihat Gambar 11 (a) dan oleh karena
itu cocok untuk penggunaan komersial dengan
beban awal yang rendah, seperti peralatan
mesin. Kecepatan dapat dikendalikan dengan
cara memasang tahanan dalam susunan seri
dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau
dengan memasang tahanan pada arus medan
(kecepatan bertambah).
Motor seri, kecepatan dibatasi pada 5000
RPM. Harus dihindarkan menjalankan motor
seri tanpa ada beban sebab motor akan
mempercepat tanpa terkendali.Motor-motor
seri
cocok
untuk
penggunaan
yang
memerlukan torque penyalaan awal yang
tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist.
Motor Compound DC merupakan
gabungan motor seri dan shunt. Pada motor
Compound,gulungan medan (medan shunt)
dihubungkan secara paralel dan seri dengan
gulungan dynamo (A) seperti yang ditunjukkan
dalam gambar 11 (c). Sehingga, motor
Compound memiliki torque penyalaan awal
yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin
tinggi persentase penggabungan (yakni
persentase gulungan medan yang dihubungkan
secara seri), makin tinggi pula torque
penyalaan awal yang dapat ditangani oleh
motor ini. Contoh, penggabungan 40-50%
menjadikan motor ini cocok untuk alat
pengangkat hoist dan derek, sedangkan motor
Compound yang standar (12%) tidak cocok.
3. Penggunaan roda gigi juga dapat
diterapkan pada motor universal untuk
memperoleh kecepatan sesuai kebutuhan
aplikasi.
4. Motor DC Compound merupakan
penggabungan dari Motor DC seri dan
Motor DC shunt.
5. Motor dc jenis compound mempinyai
torsi starting yang agak besar – jauh lebih
besar daripada motor jenis shunt, tapi
lebih kecil dibandingkan jenis seri.
6. Keistimewaan gabungan ini membuat
motor compound memberikan variasi
penggunaan yang luas.
7. Ada dua buah tipe Motor jenis kompon,
yaitu : Motor kompon panjang dan Motor
kompon pendek.
8. Tujuan dari pembuatan rangkaian Motor
kompon
ini
adalah
mendapatkan
keunggulan yang ada dari masing-masing
tipe. Torsi yang besar dari Motor DC tipe
seri dan regulasi tegangan yang baik dari
tipe shunt.
DAFTAR PUSTAKA
[1] http://id.wikipedia.org/wiki/Motor_listrik
[2] ml.scribd.com/doc/97481912/MotorKompon
[3] http://id.wikipedia.org/wiki/Motor
universal
[4] Wildi, Theodore. 2002. Electrical Machines,
Driver, And Power Systems. New Jersey:
Pearson Education
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan materi pada makalah ini,
maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai
berikut:
1. Motor universal dapat disuplay dengan
sumber AC dan DC.
2. Motor universal merupakan motor DC
seri yang diberi suplay AC sehingga
memiliki karakteristik kecepatan tinggi
(diatas 3200 rpm).
7
BIOGRAFI
Tatas Ardhy Prihanto,
lahir di Boyolali . Saat ini
berusia 21 tahun. Pernah
menempuh Pendidikan
di SD N Bangak 1, SMP
N 1 Boyolali, SMA N 3
Surakarta.
Sekarang
sedang
menempuh
pendidikan tinggi di
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik
Universitas Diponegoro.
8