BAB III PERMASALAHAN DENGAN KOMUTASI PADA MESIN ARUS
SEARAH
Dalam proses komutasi penyearahan mesin arus searah terdapat dua masalah utama yang mempengaruhi kerja mesin tersebut, yaitu:
- Reaksi jangkar
- Tegangan L didt
3.1 Reaksi Jangkar
Reaksi jangkar merupakan pengaruh medan magnet yang disebabkan oleh mengalirnya arus pada jangkar, di mana 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 3.1 berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1 Fluksi Yang Dihasilkan Oleh Kumparan Medan
Dari gambar 3.1 dapat dijelaskan bahwa :
Fluksi didistribusikan simetris terhadap bidang netral magnetis.
Sikat ditempatkan bertepatan dengan bidang netral magnetis. Bidang netral magnetis didefinisikan sebagai bidang di dalam motor di mana
konduktor bergerak sejajar dengan garis gaya magnet sehingga gaya gerak listrik induksi konduktor pada bidang tersebut adalah nol. Seperti yang terlihat dari gambar
3.1 sikat selalu ditempatkan di sepanjang bidang netral magnetis. Oleh karena itu, bidang netral magnetis juga disebut sebagai sumbu komutasi karena pembalikan arah
arus jangkar berada pada bidang tersebut. Vektor OF
M
mewakili besar dan arah dari fluksi medan utama, di mana 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 3.2 berikut ini :
U S
O
M
Bidang Netral Magnetis
Sikat
F
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 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 OF
A
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 karena itu 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 3.3 berikut ini:
U S
β
Bidang netral magnetis lama
Bidang netral magnetis baru
ω
F
A
F
M
O
F
r
Gambar 3.3 Hasil Kombinasi Antara Fluksi Medan dan Fluksi Jangkar
U S
Bidang Netral Magnetis O
A
F
Universitas Sumatera Utara
Fluksi yang dihasilkan oleh gaya gerak magnet ggm jangkar menentang fluksi medan utama pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan memperkuat
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 cross- magnetization.
Magnetisasi-silang ini juga menyebabkan pergeseran bidang netral. Pada Gambar 3.3 terlihat bahwa vektor OFr merupakan resultan vektor OF
A
dan OF
M,
serta posisi bidang netral magnetis yang baru, di mana selalu tegak lurus terhadap vektor
OFr. 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. Pengaruh kejenuhan magnetik terhadap fluksi medan utama dapat dijelaskan dengan bantuan
gambar 3.4 sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Kurva Pemagnetan Saat Terjadi Reaksi Jangkar
Misalkan fluks sebesar Ox adalah fluksi dihasilkan medan utama tanpa dipengaruh reaksi jangkar. Misalkan pula dengan adanya reaksi jangkar pertambahan-
pengurangan kuat medan magnet ggm yang terjadi pada kutub medan sebesar B ampere-lilitan. Pada lokasi di permukaan kutub di mana gaya gerak magnet ggm
rotor menambahkan ggm kutub terjadi penambahan kerapatan fluks sebesar xy. Sedangkan pada lokasi permukaan kutub di mana ggm rotor mengeliminir ggm kutub
terjadi penurunan kerapatan fluksi sebesar xz, di mana harga xz lebih besar dari pada xy. Oleh karena itu, penjumlahan rata-rata kerapatan fluks yang terjadi adalah
kerapatan fluks kutub yang semakin berkurang. Hal inilah yang disebut sebagai efek O
Φ
gg z
x y
B B
Universitas Sumatera Utara
demagnetisasi reaksi jangkar dan perlu dicatat bahwa demagnetisasi timbul hanya karena adanya saturasi magnetik.
3.2 Tegangan L.didt
Kategori