bab ii motor arus searah - Universitas Sumatera Utara

BAB II
MOTOR ARUS SEARAH
II.1. Umum
Motor arus searah (motor DC) adalah mesin yang merubah enargi listrik arus
searah menjadi energi mekanis yang berupa putaran. Hampir pada semua prinsip
pengoperasiannya, motor arus searah sangat identik dengan generator arus searah.
Kenyataannya mesin yang bekerja baik sebagai generator arus searah akan bekerja
baik pula sebagai motor arus searah. Oleh sebab itu sebuah mesin arus searah dapat
digunakan baik sebagai motor arus searah maupun generator arus searah.
Berdasarkan fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian yang
diam dan bagian yang berputar. Pada bagian yang diam (stator) merupakan tempat
diletakkannya kumparan medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnet
sedangkan pada bagian yang berputar (rotor) ditempati oleh rangkaian jangkar
seperti kumparan jangkar, komutator dan sikat.
Motor arus searah bekerja berdasarkan prinsip interaksi antara dua fluksi
magnetik. Dimana kumparan medan akan menghasilkan fluksi magnet yang arahnya
dari kutub utara menuju kutub selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan
fluksi magnet yang melingkar. Interaksi antara kedua fluksi magnet ini menimbulkan
suatu gaya.
Penggunaan motor arus searah akhir-akhir ini mengalami perkembangan,
khususnya dalam pemakaiannya sebagai motor penggerak. Motor arus searah
digunakan secara luas pada berbagai motor penggerak dan pengangkut dengan
kecepatan yang bervariasi yang membutuhkan respon dinamis dan keadaan steadystate. Motor arus searah mempunyai pengaturan yang sangat mudah dilakukan dalam
berbagai kecepatan dan beban yang bervariasi. Itu sebabnya motor arus searah
Universitas Sumatera Utara
digunakan pada berbagai aplikasi tersebut. Pengaturan kecepatan pada motor arus
searah dapat dilakukan dengan memperbesar atau memperkecil arus yang mengalir
pada jangkar menggunakan sebuah tahanan.
II.2. Konstruksi Motor Arus Searah
Gambar di bawah merupakan konstruksi dari motor arus searah.
Gambar 2.1(a) Konstruksi motor arus searah bagian stator
Gambar 2.1(b) Konstruksi motor arus searah bagian rotor
Universitas Sumatera Utara
Keterangan dari gambar tersebut adalah:
1. Rangka atau gandar
Rangka motor arus searah adalah tempat meletakkan sebagian besar
komponen mesin dan melindungi bagian mesin. Untuk itu rangka harus dirancang
memiliki kekuatan mekanis yang tinggi untuk mendukung komponen-komponen
mesin tersebut.
Rangka juga berfungsi sebagai tempat mengalirkan fluksi magnet yang
dihasilkan oleh kutub-kutub medan. Rangka dibuat dengan menggunakan bahan
ferromagnetik yang memiliki permeabilitas tinggi. Rangka biasanya terbuat dari baja
tuang (cast steel) atau baja lembaran (rolled steel) yang berfungsi sebagai penopang
mekanis dan juga sebagai bagian dari rangkain magnet.
2. Kutub Medan
Kutub medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub. Sepatu kutub yang
berdekatan dengan celah udara dibuat lebih besar dari badan inti. Dimana fungsinya
adalah untuk menahan kumparan medan di tempatnya dan menghasilkan distribusi
fluksi yang lebih baik yang tersebar di seluruh jangkar dengan menggunakan
permukaan yang melengkung
Inti kutub terbuat dari laminasi pelat-pelat baja yang terisolasi satu sama lain.
Sepatu kutub dilaminasi dan dibaut ke inti kutub. Maka kutub medan
(inti kutub
dan sepatu kutub) direkatkan bersama-sama kemudian dibaut pada rangka. Pada inti
kutub ini dibelitkan kumparan medan yang terbuat dari kawat tembaga yang
berfungsi untuk menghasilkan fluksi magnetik.
3. Sikat
Sikat adalah jembatan bagi aliran arus ke lilitan jangkar. Dimana permukaan
sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Sikat
Universitas Sumatera Utara
memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Sikat-sikat terbuat dari bahan
karbon dengan tingkat kekerasan yang bermacam-macam dan dalam beberapa hal
dibuat dari campuran karbon dan logam tembaga. Sikat harus lebih lunak daripada
segmen-segmen komutator supaya gesekan yang terjadi antara segmen-segmen
komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator.
4. Kumparan Medan
Kumparan medan adalah susunan konduktor yang dibelitkan pada inti kutub.
Dimana konduktor tersebut terbuat dari kawat tembaga yang berbentuk bulat ataupun
persegi. Rangkaian medan yang berfungsi untuk menghasilkan fluksi utama dibentuk
dari kumparan pada setiap kutub.
5. Jangkar
Inti jangkar yang umumnya digunakan dalam motor arus searah adalah
berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan
kumparan jangkar tempat terbentuknya ggl induksi. Inti jangkar terbuat dari bahan
ferromagnetik. Bahan yang digunakan untuk jangkar ini merupakan sejenis
campuran baja silikon.
6. Kumparan Jangkar
Kumparan
jangkar
pada
motor
arus
searah
merupakan
tempat
dibangkitkannya ggl induksi. Pada motor DC penguatan kompon panjang kumparan
medan serinya diserikan terhadap kumparan jangkar, sedangkan pada motor DC
penguatan kompon pendek kumparan medan serinya diparalel terhadap kumparan
jangkar. Jenis-jenis konstruksi kumparan jangkar pada rotor ada tiga macam yaitu:
1. Kumparan jerat (lap winding)
2. Kumparan gelombang (wave winding)
3. Kumparan zig – zag (frog-leg winding)
Universitas Sumatera Utara
7. Komutator
Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut
komutator dan sikat. Komutator terdiri dari sejumlah segmen tembaga yang
berbentuk lempengan-lempengan yang dirakit ke dalam silinder yang terpasang pada
poros. Dimana tiap-tiap lempengan atau segmen-segmen komutator terisolasi dengan
baik antara satu sama lainnya. Bahan isolasi yang digunakan pada komutator adalah
mika.
Agar dihasilkan tegangan arus searah yang konstan, maka komutator yang
digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar.
8. Celah Udara
Celah udara merupakan ruang atau celah antara permukaan jangkar dengan
permukaan sepatu kutub yang menyebabkan jangkar tidak bergesekan dengan sepatu
kutub. Fungsi dari celah udara adalah sebagai tempat mengalirnya fluksi yang
dihasilkan oleh kutub-kutub medan.
II.3. Prinsip Kerja Motor Arus Searah
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.2 Pengaruh penempatan konduktor pengalir arus dalam medan magnet
Universitas Sumatera Utara
Setiap konduktor yang mengalirkan arus mempunyai medan magnet
disekelilingnya. Kuat medan magnet yang timbul tergantung pada besarnya arus
yang mengalir dalam konduktor.
H=
N×I
l
Weber/meter ....................................................(2-1)
Dimana :
H = Kuat medan magnet (Weber/meter)
N = Banyak kumparan (lilitan)
I = Arus yang mengalir pada penghantar (Ampere)
l = Panjang dari penghantar (meter)
Pada Gambar 2.2(a) menunjukkan sebuah medan magnet seragam yang
dihasilkan oleh kutub-kutub magnet utara dan selatan yang arahnya dari kutub utara
menuju kutub selatan.. Sedangkan Gambar 2.2(b) menggambarkan sebuah konduktor
yang dialiri arus searah dan menghasilkan medan magnet (garis-garis gaya fluksi)
disekelilingnya.
Jika konduktor yang dialiri arus tersebut ditempatkan di dalam medan magnet
seragam, maka interaksi kedua medan akan menimbulkan medan yang tidak seragam
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2(c). Sehingga kerapatan fluksi akan
bertambah besar di atas sebelah kanan konduktor (dekat kutub selatan) dan di bawah
sebelah kiri konduktor (dekat kutub utara) sedangkan kerapatan fluksi menjadi
berkurang di atas sebelah kiri konduktor dan di bawah sebelah kanan konduktor.
Kerapatan fluksi yang tidak seragam ini menyebabkan konduktor di sebelah kiri akan
mengalami gaya ke atas, sedangkan konduktor di sebelah kanan akan mengalami
gaya ke bawah. Kedua gaya tersebut akan menghasilkan torsi yang akan memutar
jangkar dengan arah putaran searah dengan putaran jarum jam.
Universitas Sumatera Utara
Prinsip dasar diatas diterapkan pada motor dc. Prinsip kerja sebuah motor
arus searah dapat dijelaskan dengan Gambar 2.3 berikut:
Gambar 2.3 Prinsip kerja motor arus searah
Berdasarkan gambar diatas kedua kutub stator dibelitkan dengan konduktor –
konduktor sehingga membentuk kumparan yang dinamakan kumparan stator atau
kumparan medan. Misalkan kumparan medan tersebut dihubungkan dengan suatu
sumber tegangan, maka pada kumparan medan itu akan mengalir arus medan (If).
Kumparan medan yang dialiri arus ini akan menimbulkan fluksi utama yang
dinamakan fluksi stator. Fluksi ini merupakan medan magnet yang arahnya dari
kutub utara menuju kutub selatan (hal ini dapat dilihat dengan adanya garis – garis
fluksi). Apabila pada kumparan jangkar mengalir arus yakni arus jangkar, maka dari
hukum Lorenzt kita ketahui bahwa apabila sebuah konduktor yang dialiri arus
ditempatkan pada sebuah medan magnet maka pada konduktor tersebut akan timbul
gaya, maka demikian pula halnya pada kumparan jangkar. Besarnya gaya ini
bergantung dari besarnya arus yang mengalir pada kumparan jangkar (Ia), kerapatan
fluksi (B) dari kedua kutub dan panjang konduktor jangkar (l). Semakin besar fluksi
yang terimbas pada kumparan jangkar maka arus yang mengalir pada kumparan
jangkar juga besar, dengan demikian gaya yang terjadi pada konduktor juga semakin
besar.
Universitas Sumatera Utara
Besar gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada konduktor jangkar
yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah :
F = B . Ia . l Newton ....................................................(2-2)
Dimana :
Ia = Arus yang mengalir pada konduktor jangkar ( Ampere )
B = Kerapatan fluksi (Weber/m2)
l = Panjang konduktor jangkar (m)
Bila kumparan jangkar dari motor berputar dalam medan magnet dan
memotong fluksi utama maka sesuai dengan hukum induksi elektromagnetis maka
pada kumparan jangkar akan timbul gaya gerak listrik (ggl) induksi yang arahnya
sesuai dengan kaidah tangan kanan, dimana arahnya berlawanan dengan tegangan
yang diberikan kepada jangkar atau tegangan terminal. Karena arahnya melawan
maka ggl induksi ini disebut ggl lawan, yang besarnya :
e = N
dφ
dt
volt
....................................................(2-3)
dengan, φ = φm sin ωt
e =N
d(φm sin ωt )
dt
e = N . ω . φm cos ωt volt
Besarnya ggl induksi maksimum dalam satu belitan adalah :
emaks = ω . φm
volt
Harga rata – ratanya adalah :
er =
2
. emaks
π
volt
er =
2
. ω . φm
π
volt
Universitas Sumatera Utara
Pada satu putaran jangkar berkutub p, ggl melalui satu periode. Jika jangkar itu
mengadakan n rpm atau n rps, maka bagi satu periode lamanya T, adalah :
T =
60
detik
n.p
2
Dalam satu periode dilalui sudut yang besarnya 2 π radial, sehingga :
Maka,
ω=
2π
T
Ea =
2 2π
.
. φm
π T
Ea = 4 .
volt
1
. φm volt
T
n.p
Ea = 4 . 2 . φm
60
volt
Jangkar memuat N belitan yang terdiri a cabang paralel, sehingga tiap cabang
jangkar akan mempunyai
N
buah belitan yang tersambung seri, sehingga :
a
n.p
N
. 2 . φm
Ea = 4 .
60
a
Jika jumlah batang penghantar z, maka N =
z
2
n.p
z
Ea = 4 .
. 2 . φm
60
2a
Maka,
Ea =
Oleh karena
p.z
. n . φm
60a
volt
volt
volt
....................................... (2-4)
p.z
bernilai konstan, maka diperoleh :
60a
Ea = c . n . φm volt
....................................................(2-5)
Dimana :
ω = Kecepatan sudut (rad/detik)
Universitas Sumatera Utara
T = Periode
n = Kecepatan putaran (rpm)
Ea = Gaya gerak listrik induksi (volt)
p = Jumlah kutub
N = Banyaknya kumparan konduktor jangkar (belitan)
a = Jalur paralel konduktor jangkar
z = Jumlah total konduktor jangkar
φ = Fluksi setiap kutub (Weber)
c =
p.z
= konstanta
60a
Pada satu kali putaran gaya F akan menghasilkan kerja sebesar F . 2 π . r Joule
sehingga daya mekanik (Pm) yang dibangkitkan oleh jangkar untuk n rpm sebesar:
Pm = F . 2 π . r .
n
60
Pm = (F . r) . 2 π .
Watt
........................................(2-6)
n
60
Daya yang dibangkitkan oleh jangkar motor yang berubah jadi daya mekanik juga
tergantung dari ggl lawan dan arus jangkarnya, sehingga dapat dituliskan :
Ea . Ia = Ta . 2 π .
Sehingga,
Ta =
Ta =
n
60
Ea .Ia
Newton – meter
n
2π.
60
Ea .Ia
ω
Newton – meter
............................(2-7)
p.z
.n.φm
60
a
Ta =
.Ia
n
2π.
60
Ta =
p.z
60
. n . φm .
. Ia
60a
2π.n
Universitas Sumatera Utara
Ta =
Oleh karena,
p.z
. φm . Ia
2π.a
....................................... (2-8)
p.z
bernilai konstan, maka diperoleh :
2π.a
Ta = k . φm . Ia
................................................... (2-9)
Dimana :
k=
p.z
= konstanta
2π.a
II.4 Reaksi Jangkar
Reaksi jangkar merupakan pengaruh medan magnet yang disebabkan oleh
mengalirnya arus pada jangkar, dimana jangkar tersebut berada di dalam medan
magnet. Reaksi jangkar menyebabkan terjadinya 2 hal, yaitu :
1. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama.
2. Magnetisasi silang .
Apabila kumparan medan dialiri oleh arus tetapi kumparan jangkar tidak
dialiri oleh arus, maka dengan mengabaikan pengaruh celah udara, jalur fluksi ideal
untuk kutub utama dari motor arus searah dua kutub, berasal dari kutub utara menuju
kutub selatan seperti pada Gambar 2.4 berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
Bidang Netral Magnetis
U
S
Sikat
O
φM
Gambar 2.4 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan medan
Dari Gambar 2.4 dapat dijelaskan bahwa :
 Fluksi didistribusikan simetris terhadap bidang netral magnetis.
 Sikat ditempatkan bertepatan dengan bidang netral magnetis.
Bidang netral magnetis didefenisikan sebagai bidang di dalam motor dimana
konduktor bergerak sejajar dengan garis gaya magnet, sehingga gaya gerak listrik
induksi konduktor pada bidang tersebut adalah nol. Seperti yang terlihat dari Gambar
2.4, sikat selalu ditempatkan disepanjang bidang netral magnetis, oleh karena itu
bidang netral magnetis juga disebut sebagai sumbu komutasi karena pembalikan arah
arus jangkar berada pada bidang tersebut. Vektor OFM mewakili besar dan arah dari
fluksi medan utama, dimana vektor ini tegak lurus terhadap bidang netral magnetis.
Sewaktu hanya konduktor jangkar saja yang dialiri oleh arus listrik sementara
kumparan medan tidak dieksitasi, maka disekeliling konduktor jangkar timbul ggm
atau fluksi. Gambaran arah garis gaya magnet ditunjukkan pada Gambar 2.5 berikut
ini :
Universitas Sumatera Utara
Bidang Netral Magnetis
O
U
S
FA
Gambar 2.5 Fluksi yang dihasilkan oleh kumparan jangkar
Penentuan arah dari garis gaya magnet yang diakibatkan oleh arus jangkar
ditentukan dengan aturan putaran sekrup (cork-screw rule). Besar dan arah garis
gaya magnet tersebut diwakili oleh vektor OFA yang sejajar dengan bidang netral
magnetis. Pada prakteknya, sewaktu mesin beroperasi maka konduktor jangkar dan
konduktor medan sama- sama dialiri oleh arus listrik, distribusi fluksi resultan
diperoleh dari menggabungkan kedua fluksi tersebut. Oleh karenanya distribusi
fluksi medan utama yang melalui jangkar tidak lagi simetris tetapi sudah mengalami
pembelokan saat mendekati konduktor yang dialiri arus tersebut . Hal tersebut
dikarenakan pengaruh fluksi jangkar yang dapat dilihat dari Gambar 2.6 berikut ini:
ω
U
S
Bidang netral
magnetis lama
β
O
Bidang netral
magnetis baru
φA
φM
φr
Gambar 2.6 Hasil kombinasi antara fluksi medan dan fluksi jangkar
Fluksi yang dihasilkan oleh gaya gerak magnet (ggm) jangkar menentang
fluksi medan utama pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan memperkuat
Universitas Sumatera Utara
fluksi medan utama pada setengah bagian yang lain. Hal ini jelas akan menyebabkan
penurunan kerapatan fluksi pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan terjadi
kenaikan pada setengah bagian yang lain di kutub yang sama. Efek dari intensitas
medan magnet atau lintasan fluksi pada jangkar yang memotong lintasan fluksi
medan utama ini disebut sebagai reaksi jangkar magnetisasi- silang (crossmagnetization).
Magnetisasi- silang ini juga menyebabkan pergeseran bidang netral. Pada
Gambar 2.6 terlihat bahwa vektor OF merupakan resultan vektor OFA dan OFM, serta
posisi bidang netral magnetis yang baru, dimana selalu tegak lurus terhadap vektor
OF. Bidang netral magnetis motor yang baru bergeser sejauh β karena posisi bidang
netral magnetis ini selalu tegak lurus terhadap vektor OF. Dengan pergeseran bidang
netral ini maka sikat juga akan bergeser sejauh pergeseran bidang netral magnetis.
Hal ini dapat menimbulkan bunga api di segmen komutator dekat sikat.
Kebanyakan mesin listrik bekerja pada kerapatan fluksi yang dekat dengan
titik jenuhnya, sehingga dapat menimbulkan kejenuhan magnetik. Apabila kejenuhan
magnetik ini terjadi, maka efek penguatan fluksi resultan lebih kecil bila
dibandingkan dengan efek pelemahan fluksi resultan atau dengan kata lain
pertambahan kerapatan fluksi resultan pada salah satu bagian kutub lebih sedikit bila
dibandingkan dengan pengurangan kerapatan fluksi pada bagian yang lainnya.
Sehingga fluksi resultan akan berkurang dari harga tanpa bebannya. Hal nilah yang
disebut sebagai efek demagnetisasi reaksi jangkar dan perlu dicatat bahwa
demagnetisasi timbul hanya karena adanya saturasi magnetik.
Universitas Sumatera Utara
II.5. Jenis-jenis Motor Arus Searah
Jenis-jenis
motor
arus
searah
dapat
dibedakan
berdasarkan
jenis
penguatannya, yaitu hubungan rangkaian kumparan medan dengan kumparan
jangkar.
Sehingga motor arus searah dibedakan menjadi:
1. Motor arus searah penguatan bebas
2. Motor arus searah penguatan sendiri
II.5.1. Motor Arus Searah Penguatan Bebas
Motor arus searah penguatan bebas adalah motor arus searah yang sumber
tegangan penguatannya berasal dari luar motor. Dimana kumparan medan disuplai
dari sumber tegangan DC tersendiri. Rangkaian ekivalen motor arus searah
penguatan bebas dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan bebas
Dari rangkaian tersebut berdasarkan hukum Kirchoff tentang tegangan diperoleh
persamaan:
Vt = Ea + Ia.Ra + Vsikat
Vf = If . Rf
......................................(2-10)
..............................................................(2-11)
Dimana:
Vt
= tegangan terminal jangkar motor arus searah (volt)
Universitas Sumatera Utara
Ra
= tahanan jangkar (ohm)
If
= arus medan penguatan bebas (ohm)
Vf
= tegangan terminal medan penguatan bebas (volt)
Rf
= tahanan medan penguatan bebas (ohm)
Ea
= gaya gerak listrik motor arus searah (volt)
Vsikat = jatuh tegangan pada sikat (volt)
Umumnya jatuh tegangan pada sikat relatif kecil sehingga besarnya dapat diabaikan.
Dan untuk rumus selanjutnya Vsikat ini diabaikan.
II.5.2. Motor Arus Searah Penguatan Sendiri
Motor arus searah penguatan sendiri adalah motor arus searah yang sumber
tegangan penguatannya berasal dari motor itu sendiri. Dimana kumparan medan
berhubungan langsung dengan kumparan jangkar. Kumparan medan dapat
dihubungkan secara seri maupun paralel dengan kumparan jangkar. Dan juga dapat
dihubungkan dengan keduanya,yaitu secara seri dan paralel, tergantung pada jenis
penguatan yang diberikan terhadap motor.
Motor arus searah penguatan sendiri terdiri atas:
1. Motor arus searah penguatan seri
2. Motor arus searah penguatan shunt
3. Motor arus searah penguatan kompon panjang
• Motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif (bantu)
• Motor arus searah penguatan kompon panjang diferensial (lawan)
4. Motor arus searah penguatan kompon pendek
• Motor arus searah penguatan kompon pendek komulatif (bantu)
• Motor arus searah penguatan kompon pendek diferensial (lawan)
Universitas Sumatera Utara
II.5.2.1. Motor Arus Searah Penguatan Seri
Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri adalah sebagai berikut:
Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan seri
Pada motor arus searah penguatan seri, kumparan medan dihubungkan secara
seri dengan rangkaian jangkar. Oleh sebab itu arus yang mengalir pada kumparan
medan seri sama dengan arus yang mengalir pada kumparan jangkar.
Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor arus searah penguatan seri adalah:
Vt = Ea + Is.Rs + Ia. Ra
Karena,
IL= Ia = Is
Maka,
Vt = Ea + Ia (Ra + Rs)
......................................(2-12)
..............................................................(2-13)
......................................(2-14)
Dimana :
Is
= arus kumparan medan seri (Ampere)
Rs
= tahanan medan seri (ohm)
IL
= arus dari jala – jala (Ampere)
II.5.2.2. Motor Arus Searah Penguatan Shunt
Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt ditunjukkan pada
gambar di bawah:
Universitas Sumatera Utara
Gambar2.9 Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt
Pada motor shunt kumparan jangkar dihubungkan langsung pada terminal
sehingga paralel dengan kumparan jangkar.
Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor shunt adalah:
Vt = Ea + Ia.Ra
I sh =
Vt
R sh
IL = Ia + Ish
..................................................(2-15)
..............................................................(2-16)
............................................................. (2-17)
Dimana :
Ish
= arus kumparan medan shunt (Ampere)
Rsh
= tahanan medan shunt (Ohm)
II.5.2.3. Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang
Pada motor arus searah penguatan kompon panjang, kumparan medan serinya
terhubung secara seri terhadap kumparan jangkarnya dan terhubung paralel terhadap
kumparan medan shunt.
Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang adalah
sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar2.10. (a) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon panjang
diferensial (lawan)
Pada motor arus searah penguatan kompon panjang diferensial, polaritas
kedua kumparan medannya saling berlawanan atau sesuai aturan dot, salah satu arus
medannya memasuki dot sedangkan yang lainnya meninggalkan dot, sehingga fluksi
yang dihasilkannya menjadi saling mengurangi.
Gambar2.10. (b) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon
panjang komulatif (bantu)
Pada motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif, polaritas
kedua kumparan medannya sama atau dikarenakan kedua arus medannya sama –
sama memasuki dot, sehingga fluksi yang dihasilkannya saling menguatkan .
Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor arus searah penguatan
kompon panjang adalah:
Universitas Sumatera Utara
Vt = Ea + Ia Ra + Is Rs
Maka,
......................................(2-18)
IL = Ia + Ish
..............................................................(2-19)
Is = Ia
..............................................................(2-20)
Vt = Ea + Ia( Ra + Rs )
I sh =
Vt
R sh
......................................(2-21)
............................................................(2-22)
II.5.2.4. Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek
Pada motor arus searah penguatan kompon pendek, kumparan medan serinya
terhubung secara paralel terhadap kumparan jangkar dan kumparan medan shunt.
Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek adalah
sebagai berikut:
Gambar 2.11. (a) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek
diferensial (lawan)
Pada motor arus searah penguatan kompon pendek diferensial, polaritas
kedua kumparan medannya saling berlawanan, sehingga fluksi yang dihasilkannya
menjadi saling mengurangi.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11. (b) Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan kompon pendek
komulatif (bantu)
Pada motor arus searah penguatan kompon panjang komulatif, polaritas
kedua kumparan medannya sama sehingga fluksi yang dihasilkannya saling
menguatkan.
Persamaan - persamaan yang berlaku pada motor arus searah penguatan
kompon pendek adalah:
Vt = Ea + Ia Ra + Is Rs
......................................(2-23)
IL = Is = Ia + Ish
.................................................(2-24)
Vt − I s R s
R sh
..................................................(2-25)
I sh =
Karakteristik Motor Kompon
Pada motor arus searah kompon komulatif, ada komponen fluks yang konstan
dan komponen lainnya yang sebanding terhadap arus jangkarnya (dan juga
bebannya). Karena itu, motor kompon komulatif memiliki kopel mula (starting
torque) lebih besar dari pada motor arus searah pararel (yang fluksnya konstan),
tetapi kopel mulanya lebih kecil daripada motor arus searah seri (yang seluruh
fluksnya sebanding dengan arus jangkar)
Universitas Sumatera Utara
Motor arus searah kompon komulatif mengkombinasikan keistimewaan yang
terbaik dari motor arus searah seri dan pararel. Seperti motor arus searah seri, kopel
mula ekstra, seperti motor arus searah pararel, tidak akan berkecepatan lebih
(overspeed) pada saat beban nol.
Pada beban ringan, medan seri memiliki pengaruh yang sangat kecil, maka
motor berkelakuan seperti motor arus searah pararel. Ketika beban semakin besar,
fluks seri menjadi cukup penting dan kurva kopel-kecepatan mulai terlihat seperti
karakteristik motor arus searah seri.
Motor kompon komulatif mempunyai kepesatan tanpa-beban terbatas dan
dapat dioperasikan dengan aman pada keadaan tanpa beban. Jika beban bertambah,
kenaikan fluksi medan menyebabkan kepesatan berkurang lebih banyak dari yang di
lakukan pada kepesatan motor shunt.
Kopel motor kompon komulatif lebih besar daripada kopel motor shunt untuk
besarnya arus jangkar tertentu akibat adanya fluksi medan seri. Kurva beban-kopel
dan beban-kepesatan ditunjukkan dalam gambar 2.12
Motor kompon-kumulatif digunakan ketika diperlukan kepesatan konstan
yang lumayan dengan beban yang tak beraturan atau tiba-tiba dikenakan beban berat.
Beban-beban seperti mesin cetak, mesin potong, dan mesin torak kerap kali
digerakkan oleh motor kompon.
Gambar 2.12 kurva beban-kopel dan beban-kepesatan motor-kompon komulatif
Universitas Sumatera Utara