Jenis Jenis Motor DC (Arus Searah)

Jenis Jenis Motor DC (Arus Searah) – Motor DC atau yang biasa disebut sebagai motor listrik arus searah merupakan salah satu jenis perangkat yang memiliki fungsi untuk merubah energi listrik searah (Direct Current / DC) menjadi kinetik. Sesuai dengan namanya, motor DC membutuhkan arus listrik searah atau arus DC pada kumparan medan yang kemudian dikonversikan langsung menjadi energi kinetik.

 Motor DC

Kumparan Medan (Field Winding) merupakan sebuah kumparan atau gulungan / lilitan yang ada di bagian khusus yang dimana tidak bisa bergerak pada motor DC dan pada umumnya disebut sebagai Stator. Sementara bagian khusus lainnya yang bergerak pada motor DC dikenal dengan sebutan Rotor.

Motor DC ini bisa ditemukan dengan sangat mudah di berbagai macam peralatan listrik maupun elektronika di rumah, bahkan juga di berbagai produk otomotif serta peralatan yang digunakan khusus untuk industri. Adapun beberapa peralatan tersebt adalah kipas angin, vibrator ponsel, dan juga penggerak roda mobil mainan. Motor DC atau motor arus searah ini juga merupakan salah satu bagian dari keluarga besar Transuder.

Baca juga: Pengertian Dan Fungsi Motor DC

Komponen Utama Motor DC

Komponen Utama Motor DC

Motor DC umumnya memiliki tiga komponen penting supaya bisa berfungsi seperti kutub medan magnet, kumparan, dan commutator. Untuk  semakin memahaminya, berikut ini kami akan menjelaskan mengenai komponen penting dalam motor DC:

  1. Kutub Medan Magnet

Motor DC memiliki dua kutub medan magnet didalamnya, yakni kutub utara dan kutub selatan. Garis energi magnetik bisa semakin besar saat melewati ruang terbuka diantara kedua kutub tersebut.

Untuk motor yang lebih besar atau kompleks biasanya memiliki lebih dari satu elektromagnetik di dalamnya. Elektromagnet ini memiliki fungsi untuk menerima listrik eksternal  langsung dari sumber dayanya sebagai penyedia energinya.

  1. Kumparan Motor DC

Pada umumnya kumparan motor DC memiliki bentuk silinder yang dihubungkan langsung pada bagian penggerak untuk bisa menggerakkan beban. Pada motor DC yang kecil, bagian kumparan hanya akan berputar pada medan magnet yang sudah dibentuk oleh kedua kutub hingga bertukar posisi.

  1. Commutator Motor DC

Commutator merupakan sebuah komponen yang memiliki peran cukup penting dalam sebuah motor DC. Komponen ini memiliki fungsi sebagai pembalik arah arus listrik menuju ke dalam kumparan motor DC. Disamping itu, keberadaan commutator akan lebih membantu transmisi arus antara kumparan dengan sumber daya.

Kelebihan Motor DC

Kelebihan Motor DC

Perlu diketahui bahwa motor DC ini memiliki cukup banyak kelebihan atau keunggulan. Adapun kelebihan yang dimiliki oleh motor DC ini adalah sebagai berikut:

  • Torsi dan kecepatannya sangat mudah untuk dikendalikan
  • Memiliki performa yang hampir mendekati linier
  • Torsi awalnya cukup besar
  • Memiliki sistem kontrol yang sangat mudah dan sederhana
  • Mempunyai respon yang cukup baik, sehingga cocok untuk digunakan pada motor servo
  • Motor DC sangat baik untuk pengaplikasian yang memiliki daya rendah.

Jenis-Jenis Motor DC (Motor Arus Searah)

jenis motor dc

Motor DC terdiri dari dua bagian penting, yaitu “Stator” yang merupakan bagian diam dan “Rotor” yang merupakan bagian yang berputar, dari kedua bagian penting motor ini hasilnya terdapat tiga jenis Motor DC yakni :

  • Motor DC Brush
  • Motor DC Brushless
  • Motor DC Servo

Kita bahas satu per satu:

Motor DC Brush

Berdasarkan hubungan kumparan medan dan kumparan angkernya, untuk motor DC Brush dapat dibedakan menjadi 2 macam. Adapun kedua jenis motor DC ini adalah motor DC sumber daya terpisah (Separately Excited DC Motor) dan motor DC sumber daya sendiri (Self Exited DC Motor).

Untuk motor DC Brush sumber daya sendiri ini terbagi lagi menjadi tiga jenis, yaitu Shunt Wound Motor DC, Series Wound Motor DC dan juga Compound Wound Motor DC.

Bagian stator motor terdiri dari kumparan yang terhubung secara melingkar sedemikian rupa sehingga akan terbentuk kutub utara dan selatan. Pengaturan kumparan ini dapat dilakukan baik secara seri atau paralel dengan gulungan kumparan rotor akan menghasilkan  motor DC kumparan seri luka dan motor DC kumparan shunt.

Armature atau bagian rotor dari motor DC terdiri dari komutator yang pada dasarnya adalah konduktor pembawa arus yang terhubung di salah satu ujungnya ke segmen tembaga yang terisolasi secara elektrik. Daya eksternal dapat dihubungkan ke komutator melalui sikat saat armature berputar.

Berikut ini adalah ulasan selengkapnya mengenai jenis-jenis motor DC Brush tersebut:

  1. Motor DC Sumber Daya Terpisah (Separately Excited DC Motor)

Motor DC Sumber Daya Terpisah

Pada motor DC sumber daya terpisah ini, sumber daya listrik untuk kumparan medan atau field winding akan terpisah dengan sumber daya listrik untuk kumparan angker atau armature coil pada rotor yang bisa anda lihat pada gambar diatas ini.

Hal tersebut dikarenakan adanya rangkaian tambahan serta kebutuhan sumber daya tambahan sebagai pasokan arus listrik, motor DC sumber daya terpisah ini akan menjadi semakin mahal sehingga sangat jarang untuk digunakan.  Pada umumnya, motor DC sumber daya terpisah ini digunakan pada laboratorium untuk penelitian serta berbagai peralatan khusus.

Seperti dengan namanya, motor DC jenis ini menggunakan sumber daya terpisah untuk lilitan jangkar dan lilitan medan, dengan kata lain lilitan jangkar dan lilitan medan secara elektrik terpisah satu sama lain.

Pada motor DC sumber daya arus terpisah, arus jangkar dan arus medan tidak saling mengganggu karena sumbernya berbeda, tetapi daya inputnya adalah sama dengan total daya input . Jika Vf dan If adalah tegangan dan arus yang sesuai dengan sirkuit medan magnet dan Vt dan Ia adalah tegangan dan arus yang sesuai dengan sirkuit jangkar, maka total daya input yang diberikan menjadi:

Vf * If + Vt * Ia
  1. Motor DC Sumber Daya Sendiri (Self Excited DC Motor)

Motor DC Sumber Daya Sendiri

Pada motor DC sumber daya sendiri ini untuk bagian kumparan medan (field winding) akan dihubungkan dalam bentuk seri, paralel, atau bisa juga gabungan dari seri-paralel dengan kumparan angker (armature winding).

Seperti yang sudah kami jelaskan diatas bahwa motor DC sumber daya sendiri (Self Excited Motor DC) ini dibedakan lagi menjadi 3 jenis, yakni Shunt DC Motor, Series DC Motor, dan juga Compound DC Motor.

  • Motor DC Tipe Shunt (Shunt DC Motor)

Motor DC tipe Shunt merupakan sebuah motor DC yang dimana untuk kumparan medannya akan dihubungkan dalam bentuk paralel dengan kumparan angker (armature winding). Motor DC tipe Shunt ini adalah tipe motor DC yang paling umum digunakan. Hal tersebut dikarenakan motor DC Shunt mempunyai kecepatan yang sangat konstan meskipun mengalami perubahan beban (kecepatan bisa berkurang jika sudah mencapai torsi (torque) yang tertentu).

Kumparan medan dan kumparan angker memang akan dihubungkan dalam bentuk paralel sehingga arus total arus listrik merupakan penjumlahan dari arus yang melewati kumparan medan serta arus yang melewati kumparan angker.

Untuk masalah kecepatannya bisa dikendalikan dengan sangat mudah, yang dimana sebuah resistor atau tahanan harus dipasangkan dalam bentuk seri dengan kumparan medan maupun seri dengan kumparan angker. Apabila resistor atau tahanan ini dipasangkan dalam bentuk seri dengan kumparan medan maka untuk kecepatannya bisa berkurang, namun jika resistor atau tahanan tersebut dipasangkan dalam bentuk seri dengan kumparan angker maka untuk kecepatannya akan semakin bertambah.

Rangkaian:

Pada motor penguat shunt, kumparan medan dihubungkan paralel dengan angker.

  • Motor DC Tipe Seri (Series DC Motor)

Series DC motor atau dalam bahasa Indonesia disebut dengan motor DC tipe seri merupakan sebuah motor DC yang bagian kumparan medannya dihubungkan dalam bentuk seri dengan kumparan angker (armature winding).

Dengan hubungan seri ini maka arus listrik yang ada pada kumparan medan akan sama seperti arus listrik dalam kumparan angker. Kecepatan pada motor DC tipe seri bisa berkurang sering dengan adanya beban yang ditambahkan pada motor DC itu sendiri. Jenis motor DC yang satu ini tidak diperbolehkan untuk digunakan tanpa adanya beban yang terpasang karena akan mengalami perputaran dengan cepat tanpa terkendali.

Rangkaian:

Pada motor penguat seri, kumparan medan dihubungkan seri dengan angker.

  • Motor DC Tipe Gabungan (Compound DC Motor)

Compound DC motor atau motor DC tipe gabungan merupakan suatu gabungan antara motor DC tipe Shunt dengan motor DC tipe seri. Pada motor DC tipe gabungan ini, ada dua buah kumparan medan (field winding) yang masing-masing akan dihubungkan dalam bentuk paralel atau seri dengan kumparan angker (armature winding).

Dengan gabungan antara hubungan seri dengan paralel tersebut maka motor DC jenis compound ini memiliki karakteristik sama dengan series DC motor yang mempunyai torsi (torque) awal yang cukup tinggi dan karakteristik Shunt DC motor yang memiliki kecepatan hampir konstan..

Motor DC tipe gabungan (Compound DC Motor) ini masih bisa dibedakan lagi menjadi dua jenis, yaitu Long Shunt Compound DC Motor dan Short Shunt Compound DC Motor. Untuk Long Shut Compound DC Motor ini sendiri memiliki kumparan medan yang akan dihubungkan dalam bentuk paralel dengan kumparan angkernya saja.

Sedangkan untuk Short Shunt Compound DC memiliki kumparan medan yang dihubungkan secara paralel dengan gabungan dari kumparan medan seri dengan kumparan angker. Untuk bentuk rangkaiannya bisa anda lihat sendiri pada gambar berikut.

Rangkaian Motor Compound Panjang

Pada motor kompon mempunyai dua buah kumparan medan dihubungkan seri dan paralel dengan angker. Bila motor seri diberi penguat shunt tambahan seperti gambar diatas disebut motor kompon shunt panjang.

Rangkaian Motor Compound Pendek

Motor kompon mempunyai dua buah kumparan medan dihubungkan seri dan paralel dengan angker. Bila motor shunt diberi tambahan penguat seri seperti gambar diatas disebut motor kompon shunt pendek.

Sebagai simulasi (karena alat yang dibuat miniatur) maka disini dipilih motor yang memiliki daya tidak terlalu tinggi, yaitu menggunakan motor arus searah. Sedangkan motor yang dipakai dalam proyek akhir ini adalah jenis motor arus searah dengan penguat sendiri karena motor tersebut mempunyai magnet permanen pada statornya dan memperoleh sumber arus searah dari motor itu sendiri.

Untuk membalik arah putaran motor arus searah, dapat dilakukan dengan dua cara yaitu :

  1. Membalik arah arus angkernya, sedangkan katup magnet tetap.
  2. Membalik katup magnetnya, sedangkan arah arus angkernya tetap.

Jika kedua-duanya dibalik (katup magnet dan arah arus angker), maka putaran motor akan tetap (tidak dapat membalik). Cara yang lazim dipakai atau dilakukan dalam membalik putaran motor arus searah ialah dengan cara membalik arah arus angkernya sedangkan membalik arah arus pada penguat magnetnya jarang dilakukan.

  • Motor DC Magnet Permanen

Pada motor DC magnet permanen, magnet yang kuat digunakan untuk menghasilkan medan magnet, maka dari itu motor DC magnet permanen hanya terdiri dari belitan dinamo saja.

Berikut ini gambar dari motor DC magnet permanen:

Motor DC brush tipe magnet permanen memiliki ukuran lebih kecil dan lebih murah jika dibandingkan dengan jenis motor DC stator eksitasi.

Umumnya magnet langka yang ada di bumi seperti samarium, kobalt atau neodimium serta boron digunakan sebagai magnet pada motor DC magnet permanen karena magnet tersebut sangat kuat dan mempunyai medan magnet tinggi, disamping itu karakteristik kecepatan / torsi pada motor DC magnet permanen lebih linier daripada motor DC stator eksitasi

Adapun kelemahan dari motor DC brush adalah apabila terjadi percikan antara komutator dan sikat dalam kondisi beban berat (heavy load) maka dapat menghasilkan panas dalam jumlah besar sehingga mengurangi masa pakai motor.

Baca juga: Cara Kerja Bel Listrik

Motor DC Brushless

Motor DC brushless biasanya terdiri dari rotor magnet permanen dan stator lilitan koil, dengan tersebut maka penggunaan magnet permanen di rotor menghilangkan kebutuhan untuk sikat di bagian rotor.

Oleh karena itu, berbeda dengan motor DC brush, tipe ini tidak mengandung sikat sehingga tidak ada keausan sikat karena jumlah panas yang dihasilkan kecil.

Gambar-animasi-motor-dc-brushless

Motor DC brushless berukuran lebih kecil tetapi lebih mahal daripada motor DC tipe brushed konvensional karena jenis motor ini menggunakan sakelar “Hall effect” di stator untuk menghasilkan urutan rotasi medan stator yang diperlukan.

Karena tidak ada sikat di motor, harus ada beberapa cara lain untuk mendeteksi posisi sudut rotor. Sensor Hall Effect digunakan untuk menghasilkan sinyal umpan balik yang diperlukan untuk mengontrol perangkat semikonduktor.

Motor DC brushless lebih mahal daripada motor DC brush dan lebih efisien daripada motor brush, tetapi memiliki keunggulan dalam hal karakteristik kecepatan (torsi) yang lebih baik, lebih efisien dan memiliki masa operasi atau penggunaan yang lebih lama dari jenis Motor brush.

Motor DC Servo

Motor DC Servo adalah jenis motor DC kecil yang memiliki putaran berkecepatan tinggi, tetapi torsi -nya tidak cukup untuk memindahkan beban apa pun.

Motor servo DC terdiri dari empat bagian utama yaitu motor DC normal, gearbox untuk kontrol kecepatan, sirkuit kontrol, dan unit sensor posisi. Gearbox akan mengambil input kecepatan tinggi dan mengubahnya menjadi kecepatan yang lebih lambat namun lebih praktis.

Unit sensor posisi berperan sebagai potensiometer sedangkan sirkuit kontrol adalah penguat detektor kesalahan.

Leave a Comment