MOTOR ARUS SEARAH (DC)

Hai kali ini saya akan membahas mengenai motor listrik dc sederhana. Mesin listrik dibagi menjadi 2 yaitu generator dan motor, perbedaannya terletak pada koversi dayanya.  Pembahasan mengenai generator sudah ada pada post sebelumnya, jadi mari kita bahas mengenai motor dc.

Dasar Teori

Motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik/gerak. Pada motor dc terdapat jangkar dengan satu atau lebih kumparan terpisah. Tiap kumparan terhubung pada komutator, dua bagian utama yaitu stator(bagian diam) dan rotor(bagian bergerak). Bentuk motor dc paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang berputar bebas diantara kutub-kutub. Catu tegangan dc dari baterai menuju lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator. Kumparan satu lilitan disebut jangkar dinamo, jangkar adalah  komponen yang berputar diantara medan magnet dan tempat menyimpan kumparan.

Jadi kalau masih belum tau konstruksinya bisa lihat ke postingan sebelumnya karena mirip.  Dengan membalik rumus generator dc, tegangan E menjadi sumber dan E₀ sebagai tegangan jangkar(mesin).

E₀ = E – Ia.Ra

Dimana : Ia  : arus jangkar

               Ra : Hambatan jangkar

               E   : Tegangan input

P_listrik = P_mekanik

P = VI = τ.ω

Dimana : ω  : kecepatan sudut

                τ    : torsi

Dimana : p : Jumlah kutub

                z  : Jumlah konduktor

                φ : Fluks magnet

                n  : Kecepatan putar

                b  : Jumlah jalur paralel

Dari rumus tersebut diketahui bahwa apabila ingin mempercepat putaran rotor/motor dengan cara memperbesar tegangan yang disuplai.

Membuat Motor DC sederhana

Ok sekarang mari kita aplikasikan dengan cara membuat motor dc sederhana.

·         Alat dan Bahan

1.      Kawat email

2.      Baterai

3.      Peniti

4.      Kabel sambungan baterai

5.      Styrofoam

6.      Cutter

7.      Magnet

8.      Cotton bud (opsional)

9.      Lem

·         Proses Pembuatan

1.      Potong kawat email kurang lebih 25 cm.

2.      Bersihkan kedua ujung kawat menggunakan cutter dengan cara diserut supaya lapisan luarnya terkelupas.

3.      Buatlah lilitsn dengan diameter seukuran baterai 5v sebanyak 10 lilitan.

4.      Luruskan kedua peniti.

5.      Pisahkan sambungan kabel baterai menjadi dua bagian.

6.      Potong kedua ujung cotton bud dan ambil ujungnya saja.

7.      Sampingkan semua bahan yang sudah dipersiapkan.

8.      Siapkan styrofoam dan potong dengan ukuran 10x20cm.

9.      Buat lubang sedikit lebih panjang dari ukuran baterai sebagai tempat menyimpan baterai

10.  Tempelkan baterai menggunakan lem.

11.  Tempelkan sambungan kabel ke baterai, satu sambungan ditempelkan kencang dan satu lagi dibuat longgar papaya dapat dicopot.

12.  Tempelkan kepala peniti ke styrofoam dengan lem dan dibuat tegak lurus.

13.  Pasangkan kabel penghubung ke peniti.

14.  Tempelkan magnet diantara peniti.

15.  Untuk pemasangan cotton bud (sebagai penutup kumparan supaya tidak copot) dilakukan ketika kumparan sudah dipasang ke lubang peniti.

16.  Apabila pemasangan selesai maka alat siap digunakan.

Prinsip Kerja

            Motor dc bekerja berdasarkan prinsip gaya lorentz yang menyatakan bahwa jika sebuah penghantar dialiri arus listrik dan penghantar tersebut berada dalam medan magnet maka akan timbul gaya magnetik atau yang disebut gaya lorentz. Arah gaya lorentz mengikuti arah jalan skrup, arah gaya lorentz tegak lurus dengan arah kuat arus listrik dan induksi magnetik

F = q(v X B)

Dimana : F : Gaya lorentz

               q  : Muatan listrik

               v  : Arah kecepatan muatan

               B  : Medan magnet

Untuk gaya lorentz yang ditimbulkan oleh arus listrik dan medan magnet, rumusnya menjadi :

F = IL X B

Dimana : F : Gaya lorentz

               I  : Arus listrik

               L  : Panjang kawat penghantar

               B  : Medan magnet

              Tanda X merupakan perkalian silang vektor

Mekanisme Kerja Motor Secara Umum

1.      Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya.

2.      Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran(loop) maka pada sisi kanan medan magnet akan mendapatkan haya yang berlawanan arah.

3.      Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/torsi untuk memutar kumparan.

4.      Motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

5.      Kumparan medan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang melingkupi kumparan jangkar dengan arah tertentu.

6.      Medan magnet berfungsi sebagai tempat menyimpan energi dan tempat konversi energi listrik menjadi mekanik

      Dokumentasi

  Referensi

•            https://id.wikipedia.org/wiki/Motor_listrik
•            https://id.wikipedia.org/wiki/Gaya_Lorentz
•            http://teorick.blogspot.co.id/2012/10/prinsip-kerja-motor-dc.html
•            dokumtasi dan pengalaman sendiri

.

           Bagaimanapendapat kalian? mudah bukan membuatnya? 

           Sekian dulu ya postingan mengenai motor dc, jangan lupa dicoba sendiri karena alat dan bahannya murah dan mudah didapat. Terima kasih telah membaca blog saya, sampai jumpa dipostingan yang selanjutnya.... see you (LOVE)

Teknik Tenaga Listrik - Generator Arus Searah

      Dalam postingan ini saya berbicara mengenai Generator Arus Searah, didalamnya terdapat beberapa informasi mengenai:

1. Definisi Generator
2. Konstruksi dan Komponen
3. Prinsip Kerja
4. Efisiensi dan Kerugian
5. Pemanfaatan

1. Definisi

      Generator adalah alat yang digunakan untuk mengubah tenaga mekanik menjadi energi listrik, generator merupakan salah satu dari jenis motor listrik.

2.  Konstruksi & Komponen

      Generator arus searah memiliki konstruksi yang terdiri atas dua bagian yaitu bagian yang berputar ( rotor ) dan bagian yang diam ( stator ). Stator terbagi atas tiga bagian, yaitu rangka, inti kutub magnet dan komponen sikat komutator. Sedangkan rotor terbagi atas jangkar, kumparan jangkar dan komutator.

•        Rangka

      Merupakan bagian paling luar dari generator, berfungsi sebagai tempat mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan dari kutub-kutub magnet. Biasanya rangka terbuat dari bahan ferromagnetik. Untuk generator ukuran kecil, rangka terbuat dari besi tuang, sedangkan untuk generator ukuran besar, rangka terbuat dari canpuran baja.  Selain itu, fungsi lain dari rangka sebagai tempat menaruh alat-alat tertentu serta sebagai pelindung bagian dalam.

•     Inti Kutub Magnet dan Kumparan Penguat Medan

      Kutub magnet berfungsi sebagai penghasil fluks listik. Kutub magnet diberi lilitan penguat magnet yang berfungsi untuk tempat aliran arus listrik supaya terjadi proses elektromagnetik listrik. Pada dasarnya kutub magnet terdiri dari dua bagian pokok, yaitu inti kutub magnet dan sepatu kutub magnet.

Inti kutub : Terbuat dari lempengan-lempengan tipis bahan ferromagetik yang              disambungkan ke sepatu kutub menggunakan baut.

Sepatu kutub : Berfungsi sebagai penyebar flluks magnet serta mengurangi reluktansi jalur  magnet. Selain itu fungsi sepatu kutub sebagai pendukung mekanis untuk  kumparan  penguat dan kumparan medan.

•       Sikat

      Sikat  berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus dari lilitan jangkar dengan beban. Sikat juga berguna untuk terjadinya komutasi. Biasanya sikat terbuat dari bahan karbon, grafit ataupun campuran keduanya yang dilengkapi dengan pegas penekan dan kotak sikat. Permukaan sikat ditekan ke permukaan  segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Karbon yang ada diusahakan memiliki konduktivitas yang tinggi untuk mengurangi rugi-rugi listrik serta gesekan.

•            Jangkar

      Jangkar biasanya berbentuk silinder yang di beri alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan kumparan dan tempat terbentuknya ggl induksi. Jangkar di buat dari bahan campuran baja silikon yang bertujuan untuk menghasilkan ggl induksi yg besar. Alasan lain jangkar dibuat bercelah untuk mengurangi panas yang dihasilkan oleh arus eddy.

•            Kumparan Jangkar

      Kumparan jangkar berfungsi sebagai penghasil ggl induksi, adapun jumlah konduktor dalam kumparan dapat diketahui menggunakan rumus :

Z = 2CN

Di mana :

 C = jumlah segmen komutator pada rotor

 N = jumlah lilitan setiap belitan segmen

•           Komutator

Komutator berfungsi untuk mengumpulkan arus induksi dari konduktor jangkar dan mengubahnya menjadi arus searah melalui sikat komutator, komutator dan sikat seperti satu paket yang kerjanya disebut komutasi.

3.    Prinsip Kerja

       Suatu generator arus searah bekerja berdasarkan prinsip induksi magnetik sesuai dengan Hukum Faraday. Apabila sebuah konduktor magnet berada dalam suatu kumparan yg berubah-ubah terhadap waktu, akan terbentuk GGL induksi begitu pula sebaliknya.

       Medan magnet dihasilkan oleh kumparan medan sedangkan efek perubahan fluksi dihasilkan dari belitan penghantar yang diputar oleh prime mover.

Hukum Faraday :

GGL pada generator dapat diketahui dengan rumus

Dimana:

e  = GGL Induksi 

t  = Waktu        

p = Jumlah kutub       

Φ = Fluks setiap kutub                     

N = Jumlah lilitan       

Z  = Jumlah konduktor total pada jangkar             

n  = Kecepatan putaran per menit   

b  = Jumlah jalur paralel yang melalui jangkar

      Seperti yang sudah dibahas sebelumnya, penyearah arus menggunakan alat yang disebut komutator. Komutator pada prinsipnya mempunyai bentuk yang sama dengan cincin seret, hanya cincin tersebut dibelah dua kemudian disatukan kembali dengan menggunakan bahan isolator. Masing-masing bahan komutator dihubungkan dengan sisi kumparan tempat terbentuknya GGL. Komutator I dihubungkan dengan sisi AB dan komutator II dihubungkan dengan sisi CD.

       Suatu penghantar yang ditembus oleh fluksi jika kumparan ABCD berputar, maka sikat-sikat akan bergesekan dengan komutator secara bergantian. Peristiwa bergesekan / perpindahan sikat-sikat dari satu komutator ke komutator berikutnya disebut komutasi. Peristiwa ini menyebabkan terjadinya penyearahan.

4.   Efisiensi dan Kerugian

       Efisiensi Generator arus searah dapat diketahui dengan persamaan

Dimana :

η = Efisiensi  

Pout = Daya keluaran

∑R = Rugi-rugi total

        Kerugian (Rugi-Rugi) terbagi atas tiga bagian yaitu:

1.      Rugi tembaga :

·         Rugi tembaga jangkar

·         Rugi tembaga medan shunt

·         Rugi tembaga medan seri

2.      Rugi inti :

·         Rugi hysteresis

·         Rugi arus eddy

3.      Rugi mekanis :

·         Gesekan poros dan gesekan sikat

·         Putaran jangkar

5.     Pemanfaatan

       Dalam kehidupan kita sehari-hari generator DC mempunyai banyak pengaplikasian, yang diantaranya sebagai altenator mobil, dynamo sepeda, las listrik, kipas computer, vcd player dan sebagainya.

       Contoh sederhana yaitu dinamo sepeda, dinamo merupakan generator kecil yang dapat menghasilkan arus listrik yang kecil.Dinamo sepeda berguna untuk menyalakan lampu. Terangnnya lampu di tentukan oleh cepatnya roda berputar yang mengakibatkan dinamo juga berputar dengan cepat dan arus listrik juga akan besar. Dinamo sepeda adalah sebuah magnet yang dapat berputar dalam suatu kumparan. Biasanya dinamo dapat menghasilakan tegangangan 6 sampai 12 Volt. Jadi dengan adanya dinamo pada sepeda dapat memudahkan kita bila menggunakan sepeda bila malam hari.

       Semoga materi di postingan ini dapat bermanfaat bagi pembaca, jangan malas membaca karena ilmu sangat bermanfaat bagi kehidupan..

"Mencari ilmu merupakan bagian ibadah" 

Referensi :

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19982/3/Chapter%20II.pdf

http://sutanfirdaus.staff.unri.ac.id/files/2015/01/ML1_TR7_KONSTRUKSI-GENERATOR1.pdf

https://drive.google.com/file/d/0B7_oFtkcdDEaekh5RndBOU4zdmM/view?usp=drivesdk