DASAR MOTOR ARUS SEARAH (3)

DASAR MOTOR ARUS SEARAH
1. Prinsip Dasar
Sebuah motor listrik adalah suatu mesin yang mengubah energi masukan listrik menjadi energi keluaran
mekanik, jadi pada dasarnya sebuah mesin arus searah bisa difungsikan sebagai motor atau ge-nerator. Bila
suatu penghantar yang dialiri arus ditempatkan dalam suatu medan magnet, maka akan timbul daya yang
besarnya F = B . I . L (Nw). Arah gaya F dapat ditentukan berdasarkan hukum tangan kiri Flemming.
2. Persamaan Tegangan dan Daya
Gaya yang terjadi pada motor arus searah tergantung pada besarnya arus yang melewati jangkar dan fluks
magnit dari medan magnit (penguat). Bila belitan (jangkar) telah berputar, maka dalam belitan itu akan timbul
suatu tegangan yang arahnya berlawanan dengan tegangan yang disuplai dari luar, dan ini disebut Ggl lawan.
Besarnya Ggl Lawan yang dibangkitkan :

Bila persamaan (2) dikalikan dengan la, maka :
V. la = E . Ia + la2 Ra …………… (4)
V.la = Daya yang disuplai ke jangkar motor.
Ia2 Ra = Rugi Tembaga dlm jangkar
E.la = Daya yang digunakan jangkar motor yang mengakibatkan berputarnya jangkar.
E.la tidak semuanya ada pada poros, karena sebagian digunakan untuk mengatasi kerugian mekanis atau
kerugian gesekan dari motor.
Daya Mekanis (Pm)
Pm = E la = V.Ia – Ia2. Ra

Differentialkan kedua sisi dengan Ia, maka :
dIa/dPm = V – 2Ia . Ra
Daya mekanik yang dibangkitkan akan maksimum bila dIa/dPm sama dengan nol.

Jadi la harus cukup besar supaya E setengah dari V, tetapi ini sulit untuk dicapai karena la akan terlampau besar
yang menyebabkan panas, efisiensi akan dibawah 50%.
3. Torsi
Torsi adalah putaran suatu gaya pada sebuah poros, dan diukur dengan hasil perkalian gaya dengan jari-jari
lingkaran dimana gaya tersebut terjadi(bekerja).
Torsi T = F . r (N-m)
Gaya yang bekerja pada satu putaran penuh akan menimbulkan energi sebesar : F . 2. 3,14 . n Joule. Daya yang
dibangkitkan :
Pm = T . w Watt
= F.r x 2.3,14 . n joule/detik
3.1 Torsi Jangkar
Ta adalah torsi vang dibangkitkan oleh jangkar motor yang berputar dengan kecepatan per detik (n), maka daya
yang dibangkitkan adalah :

3.2 Torsi Poros

Tidak seluruh torsi yang dihasilkan pada jangkar bisa dimanfaatkan oleh beban yang dihubungkan pada poros,
karena sebagian akan hilang karena rugi-rugi besi dan gesekan pada motor. Torsi yang yang bisa dimanfaatkan
ini disehut Torsi Poros (Tsh). Tsh = Torsi Jangkar (Ta) - Torsi yang hilang karena rugi besi dan gesekan (Tf).

4. Rugi-rugi Daya efisiensi
Rugi-rugi daya yang terjadi pada sebuah motor arus searah dapat dibagi kedalam :

Rugi- rugi tembaga atau listrik.


Rugi-rugi besi atau magnet.



Rugi-rugi mekanis.

Rugi-rugi tembaga atau listrik



Daya yang hilang dalam panas lilitan medan dan rangkaian jangkar



Rugi tembaga dari lilitan dibagi atas :

Rugi-rugi Besi atau Magnet

Rugi Mekanis
Rugi mekanis yang terjadi pada motor disebabkan oleh adanya gesekan dan angin, seperti pada bagian poros
motor.
Efisiensi
Efisiensi adalah prosentase perbandingan daya keluar dan daya masuk yang terjadi pada motor.

5. Macam-macam Hubungan Motor Arus Searah
Seperti pada generator arus searah berdasarkan sumber arus kemagnetan untuk kutub magnit, maka dapat
dibedakan atas :

Motor arus searah dengan peguat terpisah, bila arus untuk lilitan kutub magnet berasal dari sumber arus
searah yang terletak di luar motor.


Motor arus searah dengan penguat sendiri, bila arus untuk lilitan kutub magnet berasal dari motor itu
sendiri. Sedangkan berdasarkan hubungan lilitan penguat magnit terhadap lilitan jangkar untuk motor dengan
penguat sendiri dapat dikelompokkan atas :

5.1. Motor Arus Searah Penguat Terpisah

5.2. Motor Arus Searah Penguat Sendiri
5.2.1.Motor Shunt

Persamaan Arus dan Tegangan :
IL = la + Ish
Ish = Rsh / V
E = V - Ia.Ra
5.2.2. Motor Seri

Persamaan Arus dan Tegangan
IL = Is = la
E = V - IL (Rs + Ra)
5.2.3. Motor Kompon

5.2.3.1. Motor Kompon Panjang

Persamaan Arus dan Tegangan
IL = la + Ish
Ish = Rsh/V
V = E + la (Ra + Rs)
5.2.3.2. Motor Kompon Pendek

Persamaan Arus dan Tegangan
IL = la + Ish
Ish = Rsh/Vab
V = Vab + lL . Rs
6. Karakteristik Motor Arus Searah
Karakteristik sebuah motor arus searah dapat kita tentukan berdasarkan persamaan kecepatan dan torsi.

Berdasarkan persamaan diatas maka dapat diperoleh karakteristik-karakteristik yang penting pada motor arus
searah. Karakteristik tersebut antara lain,
Karakteristik putaran sebagai fungsi dan arus.jangkar (Karakteristik Putaran) N = f (la) , V konstan
Karakteristik torsi sebagai fungsi dari arus jangkar (Karakteristik Torsi)
T = f (la) , V konstan

Karakteristik putaran sebagai fungsi dari torsi (Karakteristik Mekanis)
N = f(T) , V konstan
6.1 Karakteristik Motor Arus Searah Penguat Terpisah
Karakteristik Putaran
Putaran pada motor dengan penguat terpisah relatif konstan, penurunan kecepatan akibat perubahan beban
sangat kecil. Hal ini disebabkan karena fluks medan pada motor relatif konstan dan tahanan jangkar Ra sangat
kecil, sehingga penurunan kecepatan antara tanpa beban dan beban penuh adalah kecil sehingga motor bisa
dikatagorikan sebagai motor yang mempunyai kecepatan tetap.
Karakteristik Torsi
Berdasarkan persamaan T = C . Ia .@.
Nm, jika tegangan terminal V konstan maka arus ke lilitan medan penguat juga akan konstan, sehingga fluks
yang ditimbulkan medan akan konstan. Dengan demikian torsi pada motor dengan penguat terpisah hanya
tergantung pada arus jangkar atau perubahan torsi berbanding lurus dengan arus jangkar.