12 slip rings
. Pasangan ini menjadikannya lilitan medan berputar dengan arah arus tetap, yang biasanya disebut konverter mekanik.
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Motor DC
Gaya gerak listrik GGL yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran diakibatkan oleh perputaran kawat konduktor dan sebanding terhadap kecepatan putaran
�
m
pada motor dan flux per kutub Φ
d
. GGL atau biasa disebut tegangan induksi e bernilai negatif karena polaritasnya selalu berlawanan dengan tegangan sumber v. Persamaan tegangan induksi adalah:
e
a
=
� �
Φ
d
�
m
2.2 dengan:
e
a
= Tegangan induksi GGL
P = Jumlah kutub Z = Jumlah konduktor
�
m
= Kecepatan putar per detik rads
Φ
d
= Medan fluks Weber
Jumlah konduktor Z, jumlah kutub P dan 2 � bernilai konstan, maka bisa diasumsikan
sebagai konstanta armature K
a
sehingga tegangan induksinya e
a
menjadi: e
a =
K
a
Φ
d
�
m
2.3
2.1.3 Persamaan ekivalen rangkaian dan torsi elektromagnetik
Pada dasarnya rangkaian ekivalen motor DC tergantung pada resistansi armature R
a
, induktansi dalam L
a
dan tegangan induktansi e
a
. Pada motor DC, input yang berupa energi listrik akan terkonversi menjadi energi mekanik dalam bentuk torsi T dan kecepatan putar
�
m
yang dapat digambarkan oleh gambar 2.5.
13
Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen Motor DC
Suatu motor dengan hambatan dan induktansi kumparan R dan L yang berputar tanpa pembebanan, kelembaman 0 dan gesekan 0, rumus hubungan tegangan dan arus listrik pada
rangkaian tertutup dinyatakan dengan: v = e
a
+ R
a
i
a
+ L
a i
2.4 dengan:
v = Tegangan sumber
Volt e
a
= Tegangan induksi volt
R
a
= Resistansi armature Ohm
i
a
= Arus armature Ampere
L
a
= Induktansi dalam armature Henry
Dalam keadaan
steady state
, arus armature bersifat konstan dan rasio perubahan arus armature adalah nol, sehingga persamaan tegangan armature persamaan 2.4 menjadi:
v = e
a
+ R
a
i
a
2.5 Untuk mengetahui daya yang diambil motor, persamaan tegangan armature 2.5 dikalikan dengan
arus armature i
a
: vi
a
= e
a
i
a
+ R
a
i
a 2
2.6 dengan:
vi
a
= Daya sumber atau P
a
Watt e
a
i
a
= Daya efektif atau P
e
Watt R
a
i
a 2
=
Copper losses
Watt
14
Daya efektif P
e
adalah daya yang dikonversikan menjadi daya mekanik P
m
pada motor, dengan asumsi rugi-rugi gesekan dan angin tidak ada atau nol. Daya mekanik P
m
terjadi dalam bentuk torsi elektromagnetik dan kecepatan dengan persamaan:
P
m
= T �
m
2.7 Daya efektif yang sebanding dengan daya mekanik bisa didapatkan hubungan torsi T terhadap
tegangan armature v dirumuskan dengan persamaan 2.8 e
a
i
a
= T �
m
2.8 Jika persamaan 2.3 disubstitusikan kepersamaan 2.8, maka didapat:
K
a
Φ
d
i
a
= T 2.9
Jika fluks Φ
d
bernilai konstan, maka konstanta armature K
a
dan fluks menjadi konstanta baru atau konstanta magnetik K
m
dan persamaan torsi 2.9 dan persamaan tegangan induksi 2.3 menjadi:
T = K
m
i
a
2.10 e
a
= K
m
�
m
2.11 Sewaktu periode konduksi arus armature, energi listrik mengalir pada rangkaian armature,
interaksi dari arus dan medan fluks menghasilkan torsi elektromagnetik T bersifat positif. Motor yang mendapat suplai beban energi sewaktu periode perputaran memiliki energi kinetik.
T = J
ω
m
2.12 Induksi armature bertindak sebagai reservoir dari energi listrik sewaktu periode konduksi. Armature
dan beban inersia J bertindak sebagai reservoir dari energi mekanis sewaktu periode perputaran motor. Jadi, arus armature magnet mampu menghasilkan torka yang bekerja terhadap kelembaman
dan gesekan, maka persamaannya menjadi: T = J
ω
m
+ B �
2.13
2.2 Sistem Kontrol Otomatis
