BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Motor.
Motor merupakan perangkat elektromagnetik yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan merubah tenaga
listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektromagnit. 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. Dengan cara inilah energi listrik dapat diubah menjadi energi mekanik.
Energi mekanik ini diguanakan untuk, misalnya memutar impeler pompa, fan atau blower, menggerakkan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik
digunakan juga dirumah mixer, bor listrik, afan angin dan industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor
menggunakan sekitar 70 beban total industri.
Secara umum motor listrik dapat dibagi menjadi motor ac dan motor dc, bembagian ini berdasarkan pada arus listrik yang digunakan untuk menggerakkannya.
Namun penulis pada bagian ini kita hanya membahas mengenai motor dc
2.2 Motor DC
Motor arus searah motor dc merupakan salah satu jenis motor listrik yang bergerak dengan menggunakan arus searah. 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,
Universitas Sumatera Utara
maka akan timbul tegangan GGL yang berubah-ubah arahnya pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja 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 yang paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas diantara kutub-kutub magnet
permanen
Gambar 2.1. Struktur motor dc sederhana
Catu tegangan dc dari baterai menuju lilitan melalui sikat menyentuh komutator dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar
diatas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar diantara medan magnet.
Motor ini memiliki keunggulan dari motor ac yaitu mudah dalam mengatur dan mengontrol kecepatan putarnya. Ada bebarapa cara untuk dapat mengendalikan
kecepatan motor dc, antara lain dengan mengatur lebar pulsa tegangan setiap detiknya yang diberikan pada motor dc teknik PWM atau secara manual yaitu mengataur
jumlah arus dan tegangan yang diberikan pada motor dc. Pada penelitian ini penulis akan mengendalikan kecepatan putar motor dc dengan mengatur tegangan yang
diberikan pada motor dc
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Motor dc
Motor dc tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang
seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dalam perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih basar. Juga, motor
tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan diarea yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya.
2.2.1. Prinsip kerja motor dc
Jika arus lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet disekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor.
Gambar 2.3 medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor
Aturan Genggaman Tangan kanan dapat dipakai untuk menentukan arah garis fluks disekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol
mengarah ada aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Medan magnet hanya terjadi disekitar sebuah konduktor jika ada arus yang mengalir
Universitas Sumatera Utara
pada konduktir tersebut. Pada motor listrik, konduktor berbentuuk U disebut angker dinamo.
Gambar 2.4 medan megnet mengelilingi konduktor diantara dua kutub
Jika konduktor berbentuk U angker dinamo diletakkan diantara kutub utara dan selatan yang kuat dalam medan magnet konduktor akan berinteraksi dengan magnet
kutub
Gambar 2.5. Reaksi garis fluks
Lingkaran A dan B merupakan ujung konduktor yang dilengkungkan looped conductor. 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 dibawah konduktor. Konduktor akan berusaha
bergerak kearah atas untuk keluar dari medan kuat ini. Medan konduktor B yang berlawanan arah jarum jam akan menambah medan pada kutub dan menimbulkan
medan yang kuat diatas konduktor. Konduktor akan berusaha bergerak turun agar keluar dari yang kuar 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
Universitas Sumatera Utara
jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran loop, maka kedua sisi loop, yaitu yaitu 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 putar yang lebih seragam dan medan magnet yang dihasilkan oleh susunan
elektromagnetik yang disebut kumparan medan
Pada motor dc, daerah kumparan medan 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 sebagai tempat berlangsungnya proses perubahan energi, daerah tersebut dapat dilihat pada gambar
2.6 berikut.
Gambar 2.6. Prinsip kerja motor dc
Agar proses perubahan energi mekanik dapat berlangsung secara sempurna, maka tegangan sumber harus dari pada tegangan gerak yang disebabkan reaksi lawan.
Dengan memberi arus pada kumparan jangkar yang dilindungi oleh medan maka menimbulkan perputaran motor.
Universitas Sumatera Utara
Dalam memahami sebuah motor, penting dimengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban dalam hal ini mengacu kepada keluaran tegangan putar torque
sesuai dengan kecepatan yang diperlukan. Beban umumnya dapat dikatagorikan dalam tiga kelompok:
Beban torque konstan Adalah beban dimana keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya
namun torquenya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque konstan adalah corveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan
Beban dengan variabel torque Adalah beban dengan torque bervariasi dengan kecepatan operasinya. Contoh
beban dengan variabel torque adalah pompa sentrifugal dan fan torque bervariasi sebagai kuadrat kecepatan
Beban dengan energi konstan Adalah beban dengan permintaan torque yang berubah dan berbanding terbalik
dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan- pralatan mesin industri
Karakteristik yang dimiliki suatu motor DC dapat digambarkan melalui kurva daya dan kurva torsikecepatannya, dari kurva tersebut dapat dianalisa batasan-batasan
kerja dari motor serta daerah kerja optimum dari motor tersebut.
2.2.2 Karakteristik Motor DC
Gambar 2.7 kurva torsi vs kecepatan motor dc
Universitas Sumatera Utara
Dari grafik terlihat hubungan antara torsi dan kecepatan untuk suatu motor dc tertentu. dari grafik terlihat bahwa torsi berbanding terbalik dengan kecepatan putaran,
dengan kata lain terdapat tradeoff
a. Stall torque, menunjukkan titik pada grafik dimana torsi maksimum, tetapi tidak ada putaran pada motor.
antara besar torsi yang dihasilkan motor dengan kecepatan putaran motor. Dua karakteristik penting terlihat dari grafik yaitu:
b. No load speed,,menunjukkan titik pada grafik dimana terjadi kecepatan putaran maksimum, tetapi tidak ada beban pada motor
2.3 Motor Stepper
Kategori