4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor Arus Searah
Sebuah mesin yang mengubah energi listrik arus searah menjadi energi mekanik dikenal sebagai motor arus searah. Cara kerjanya berdasarkan prinsip,
sebuah konduktor yang dialiri arus ditempatkan pada medan magnet, konduktor akan mengalami gaya mekanik. Arah gaya ini ditunjukkan oleh aturan tangan
kanan Fleming [1]. Motor arus searah jarang digunakan dalam aplikasi biasa karena semua
pasokan listrik dari perusahaan listrik memasok arus bolak-balik. Namun, untuk aplikasi khusus seperti pada pabrik baja, pertambangan dan kereta listrik, ada hal
yang menguntungkan untuk mengkonversi arus bolak-balik menjadi arus searah dalam rangka untuk menggunakan motor arus searah. Alasannya adalah
karakteristik kecepatantorsi motor arus searah jauh lebih unggul daripada motor arus bolak-balik. Karena itu, hal ini tidak mengejutkan untuk dicatat bahwa untuk
penggerak dalam industri, motor arus searah sama populernya dengan motor induksi tiga fasa [5].
2.2 Konstruksi Motor Arus Searah [3]
Adapun konstruksi dari motor arus searah terdiri dari beberapa bagian, yaitu:
2.2.1 Badan Motor
Badan motor atau rangka
frame
atau
yoke
mesin arus searah seperti juga mesin-mesin listrik lainnya secara umum memiliki dua fungsi, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
5 1.
Merupakan sarana pendukung mekanik untuk mesin secara keseluruhan.
2. Untuk membawa fluks magnetik yang dihasilkan oleh kutub-
kutub magnet. Untuk mesin kecil, pertimbangan harga lebih dominan dari pada
beratnya, biasanya rangkanya terbuat dari besi tuang
cast iron
, tetapi untuk mesin-mesin besar umumnya terbuat dari baja tuang
cast steel
atau lembaran baja
rolled steel
. Rangka ini pada bagian dalam dilaminasi untuk mengurangi rugi-rugi inti. Selain itu, rangka ini juga harus memiliki
permeabilitas yang tinggi, disamping kuat secara mekanik. Biasanya pada motor terdapat papan nama
name plate
yang bertuliskan spesifikasi umum atau data-data teknik dari mesin, juga terdapat
kotak ujung yang merupakan tempat ujung-ujung belitan penguat medan dan lilitan jangkar. Gambar 2.1 adalah contoh rangka motor arus searah.
Gambar 2.1 Kerangka motor arus searah A. kutub dua, B. kutub empat 2.2.2 Kutub
Medan penguat atau magnet medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub. Adapun fungsi dari sepatu kutub adalah:
Universitas Sumatera Utara
6 1.
Menyebarkan fluks pada celah udara dan juga karena merupakan bidang lebar maka akan mengurangi reluktansi jalur magnet.
2. Sebagai pendukung secara mekanik untuk kumparan penguat
atau kumparan medan. Inti kutub terbuat lembaran-lembaran besi tuang atau baja tuang.
Sepatu kutub dilaminasi dan dibuat atau dikeling
rivet
ke rangka mesin. Sebagaimana diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pada motor arus
searah dihasilkan oleh kutub-kutub magnet buatan dengan prinsip elektromagnetik. Kumparan penguat atau kumparan kutub terbuat dari
kawat tembaga berbentuk bulat atau persegi yang dililitkan sedemikian rupa dengan ukuran tertentu. Kumparan penguat medan berfungsi untuk
mengalirkan arus listrik untuk terjadinya proses elektromagnetik. Gambar 2.2 adalah gambar inti kutub dan sepatu kutub.
Gambar 2.2 Konstruksi kutub dan penempatannya 2.2.3 Inti Jangkar
Inti jangkar yang umum digunakan dalam motor arus searah adalah berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk tempat
melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya GGL induksi. Inti
Universitas Sumatera Utara
7 jangkar yang terbuat dari bahan ferromagnetik, dengan maksud agar
komponen-komponen lilitan jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnetnya besar, supaya GGL induksi dapat bertambah besar. Seperti
halnya inti kutub magnet maka jangkar dibuat dari bahan berlapis-lapis tipis untuk mengurangi panas yang terbentuk karena adanya arus linier. Contoh
sebuah inti jangkar ditunjukkan seperti pada Gambar 2.3. Bahan yang digunakan untuk jangkar ini sejenis campuran baja
silikon. Pada umumnya alur tidak hanya diisi satu kumparan yang tersusun secara berlapis.
Gambar 2.3 Inti jangkar yang berlapis-lapis 2.2.4 Kumparan Jangkar dan Kumparan Medan
Kumparan jangkar pada motor arus searah berfungsi tempat terbentuknya GGL induksi. Fungsi kumparan medan ini adalah untuk
membangkitkan fluksi yang akan dipotong oleh konduktor jangkar. Kumparan biasanya terdiri dari beberapa lilitan. Kumparan yang
dihubungkan satu sama lain membentuk belitan. Belitan ada beberapa jenis, diantaranya :
Universitas Sumatera Utara
8 1.
Belitan Gelung [4] Apabila kumparan dihubungkan dan dibentuk sedemikian rupa
sehingga setiap kumparan menggelung kembali ke sisi kumparan berikutnya, maka hubungan ini disebut belitan gelung. Misalnya,
rotor dengan belitan gelung dua kutub, delapan alur dan delapan kumparan. Kumparan mempunyai dua ujung, dan setiap segmen
komutator menghubungkan dua ujung kumparan, terdapatlah delapan segmen komutator yang saling terisolir.
2. Belitan Gelombang
Dalam belitan gelombang, kumparan dihubungkan serta dibentuk sedemikian rupa sehingga berbentuk gelombang. Misalnya, rotor
yang mempunyai empat kutub, 21 kumparan rotor dan terdapat dua sisi kumparan di masing-masing alur. Perlu diingat bahwa
untuk belitan gelombang, berapa pun jumlah kutub yang ada, jalur paralel dan sikat akan selalu berjumlah dua. Tidak demikian
halnya dengan belitan gelung, yang jumlah paralelnya sebanding dengan bertambahnya jumlah kutub.
2.2.5 Komutator dan Sikat
Kategori