Bengkeltv.id – Panduan Lengkap : Jenis-Jenis Motor DC (Motor Arus Searah). Seiring dengan pesatnya kemajuan teknologi, motor DC telah menjadi komponen penting dalam berbagai aplikasi industri dan teknologi rumah tangga. Motor ini mengubah energi listrik menjadi energi mekanik melalui proses elektromagnetik. Meskipun tampak serupa pada pKalianngan pertama, ada berbagai jenis motor DC yang diklasifikasikan berdasarkan karakteristik dan cara kerjanya.
Dalam artikel ini, kita akan membahas berbagai jenis-jenis motor DC, memberi Kalian pemahaman yang lebih dalam tentang cara kerja mereka, aplikasi mereka, serta kelebihan dan kekurangan masing-masing. Mari kita jelajahi lebih lanjut dan bongkar misteri yang mengelilingi dunia motor DC.
Pengertian Motor DC (Motor Arus Searah)
Motor DC, yang juga dikenal sebagai motor listrik arus searah, adalah suatu perangkat yang dapat mengubah energi listrik searah (Direct Current/DC) menjadi energi kinetik. Seperti namanya, Motor DC membutuhkan arus listrik searah atau arus DC pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi kinetik.
Kumparan Medan (Field Winding) ini merupakan kumparan atau gulungan yang terletak pada bagian yang tidak bergerak dari Motor DC, yang biasanya disebut Stator. Sementara itu, bagian yang bergerak pada Motor DC disebut Rotor.
Motor DC dapat ditemukan dalam berbagai peralatan listrik dan elektronik di rumah kita, produk-produk otomotif, dan juga peralatan yang digunakan dalam industri. Beberapa contoh peralatan tersebut antara lain kipas angin, vibrator ponsel, dan penggerak roda mobil mainan. Motor DC atau Motor Arus Searah ini juga termasuk dalam keluarga besar transduser.
Prinsip Kerja Motor DC
Sebelum memahami jenis-jenis Motor DC, mari kita pahami terlebih dahulu prinsip kerja Motor DC. Prinsip kerja Motor Listrik DC dapat dijelaskan sebagai berikut. Perhatikanlah gambar ini untuk memahami konsep gaya dan perputaran torsi.
Ketika arus listrik mengalir melalui kawat penghantar di dalam medan magnet, gaya, F, akan terjadi di sebelah kiri dekat kutub S. Gaya tersebut akan bergerak ke atas, sedangkan di sebelah kanan dekat kutub N, gaya tersebut akan bergerak ke bawah, seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini:
Jika kita membentuk kawat dengan melilitnya seperti yang ditunjukkan dalam gambar di atas, dengan jari-jari kumparan r dan panjang kawat efektif l yang dialiri arus listrik I, yang mengalir masuk ke bidang (di sisi kanan kawat) dan keluar dari bidang gambar (di sisi kiri kawat konduktor), dan kemudian ditempatkan di dalam medan magnet homogen dengan kerapatan fluks B, seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah ini:
Akibatnya, akan timbul gaya pada kawat tersebut, yaitu: di sisi kanan kawat, akan muncul gaya yang bergerak ke bawah, dan di sisi kiri kawat, akan muncul gaya yang bergerak ke atas.
Kedua gaya ini berlawanan arah dan menyebabkan terjadinya torsi putar T, yang mendorong atau menarik kawat kumparan agar berputar searah jarum jam di sekitar porosnya.
Gaya yang dihasilkan oleh arus I dan medan magnet B yang bekerja pada kumparan kawat dengan panjang efektif l dan panjang lengan yang sama dengan jari-jari r adalah gaya Lorentz.
Gaya Lorentz adalah gaya dorongan yang bekerja pada kawat dalam motor listrik DC dan merupakan salah satu bentuk gaya Lorentz. Gaya Lorentz ini terjadi karena adanya arus listrik yang mengalir di dalam medan magnet. Besarnya gaya Lorentz dapat dihitung menggunakan rumus berikut:.
F = B x I x L
Di mana:
- F = Gaya Lorentz (Newton)
- B = Medan magnet (Tesla)
- I = Arus listrik (Ampere)
- L = Panjang kawat yang dialiri listrik (Meter)
Besarnya gaya Lorentz akan secara langsung mempengaruhi torsi pada motor listrik. Torsi putar yang dihasilkan oleh gaya tersebut dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
T = B x I x L x r
Untuk pemahaman yang lebih baik, silakan lihat animasi prinsip kerja motor listrik DC berikut ini.
Jenis-jenis Motor DC (Motor Arus Searah)
Secara prinsip, semua Motor DC dapat diklasifikasikan menjadi 2 jenis utama berdasarkan hubungan antara Kumparan Medan dan Kumparan Angkernya. Jenis-jenis Motor DC tersebut adalah Motor DC sumber daya terpisah atau Motor DC Separately Excited, serta Motor DC sumber daya sendiri atau Motor DC Self Excited. Motor DC sumber daya sendiri dapat dibagi lagi menjadi tiga jenis, yaitu Motor DC Shunt Wound, Motor DC Series Wound, dan Motor DC Compound Wound.
1. Motor DC Sumber Daya Terpisah (Separately Excited DC Motor)
Pada jenis Motor DC sumber daya terpisah, sumber arus listrik untuk kumparan medan (field winding) dipisahkan dari sumber arus listrik untuk kumparan angker (armature coil) pada rotor, seperti yang terlihat pada gambar di atas.
Motor DC jenis ini membutuhkan rangkaian tambahan dan sumber daya tambahan untuk pasokan arus listrik, sehingga harganya lebih mahal dan jarang digunakan. Motor DC Separately Excited ini umumnya digunakan di laboratorium untuk keperluan penelitian dan peralatan khusus.
2. Motor DC Sumber Daya Sendiri (Self Excited DC Motor)
Pada jenis Motor DC Sumber Daya Sendiri atau Motor DC Self Excited ini, kumparan medan (field winding) dihubungkan secara seri, paralel, atau kombinasi seri-paralel dengan kumparan angker (armature winding). Motor DC Sumber Daya Sendiri ini terdiri dari 3 jenis utama, yaitu Motor DC Shunt, Motor DC Series, dan Motor DC Compound.
- Motor DC tipe Shunt (Shunt DC Motor)
Motor DC tipe Shunt adalah Motor DC yang memiliki kumparan medan (field winding) dihubungkan secara paralel dengan kumparan angker (armature winding). Motor DC tipe Shunt ini merupakan jenis Motor DC yang umum digunakan karena memiliki kecepatan yang hampir konstan meskipun terjadi perubahan beban (kecepatan akan sedikit berkurang saat mencapai torsi tertentu). Karena Kumparan Medan dan Kumparan Angker dihubungkan secara paralel, arus listrik total merupakan hasil penjumlahan dari arus yang melalui kumparan medan dan arus yang melalui kumparan angker.
Kecepatan Motor DC ini dapat dikontrol dengan menggunakan resistor/tahanan yang dipasang secara seri dengan kumparan medan atau seri dengan kumparan angker. Jika resistor/tahanan dipasang secara seri dengan kumparan medan, maka kecepatan motor akan berkurang. Sedangkan jika resistor/tahanan dipasang secara seri dengan kumparan angker, kecepatan motor akan meningkat.
- Motor DC tipe Seri (Series DC Motor)
Motor DC tipe Seri, atau dikenal juga sebagai Series DC Motor, adalah Motor DC yang memiliki kumparan medan (field winding) dihubungkan secara seri dengan kumparan angker (armature winding). Dalam konfigurasi seri ini, arus listrik pada kumparan medan sama dengan arus listrik pada kumparan angker.
Kecepatan Motor DC tipe seri ini akan mengurangi seiring dengan peningkatan beban yang diberikan pada motor DC tersebut. Motor DC jenis ini tidak boleh digunakan tanpa beban terpasang karena dapat berputar dengan cepat tanpa kendali.
- Motor DC tipe Gabungan (Compound DC Motor)
Motor DC tipe Compound, atau dikenal juga sebagai Motor DC tipe Gabungan, merupakan kombinasi dari Motor DC tipe Shunt dan Motor DC tipe Seri. Pada Motor DC tipe Compound ini, terdapat dua Kumparan Medan (Field Winding) yang masing-masing dihubungkan secara paralel dan seri dengan Kumparan Angker (Armature Winding). Dengan hubungan seri dan paralel tersebut, Motor DC tipe Compound memiliki karakteristik yang menggabungkan torsi awal yang tinggi seperti Motor DC tipe Seri dan kecepatan hampir konstan seperti Motor DC tipe Shunt.
Motor DC tipe Compound ini dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu Motor DC tipe Long Shunt Compound, di mana kumparan medan paralel dihubungkan hanya dengan kumparan angker, dan Motor DC tipe Short Shunt Compound, di mana kumparan medan paralel dihubungkan dengan kombinasi kumparan medan seri dan kumparan angker.
Kelebihan dan Kekurangan Motor DC
Contoh-contoh motor DC yang dapat ditemukan dalam kehidupan sehari-hari sangatlah banyak, seperti motor DC 12 volt, motor DC Arduino, motor DC 5 volt, dan lain sebagainya.
Namun, sebenarnya apa saja kelebihan dan kekurangan dari perangkat-perangkat elektronik tersebut? Mari kita simak pembahasannya di bawah ini.
Kelebihan Motor DC
Beberapa kelebihan yang dimiliki oleh motor DC antara lain:
- Mudah dikendalikan dalam hal torsi dan tingkat kecepatan.
- Motor DC didesain dengan torsi awal yang besar.
- Sistem kontrolnya relatif sederhana dan mudah dipahami.
- Responsif dan cocok digunakan meskipun dengan daya yang rendah.
- Performanya cenderung linier dan stabil.
Kekurangan Motor DC
Selain kelebihan-kelebihan yang telah disebutkan di atas, motor DC juga memiliki beberapa kekurangan, antara lain:
- Memerlukan perawatan khusus agar tetap berfungsi dengan baik, tidak bisa dilakukan secara sembarangan.
- Kurang cocok digunakan pada tegangan dengan daya yang sangat besar.
- Harganya cenderung lebih mahal dibandingkan dengan perangkat sejenis.
- Tidak cocok untuk kecepatan tinggi dan kebutuhan lain yang spesifik.
Penutup
Demikianlah artikel dari bengkeltv.id ini membahas tentang berbagai jenis motor DC yang ada. Mulai dari Motor DC Shunt, Motor DC Seri, hingga Motor DC Compound, masing-masing memiliki keunggulan dan penerapannya sendiri di berbagai sektor industri dan teknologi.
Setiap jenis motor DC hadir dengan karakteristik khasnya, memenuhi kebutuhan spesifik dari berbagai aplikasi. Meski demikian, pemilihan motor DC tidak semata-mata didasarkan pada tipe, melainkan juga dipengaruhi oleh faktor lain seperti efisiensi, biaya, dan kebutuhan tenaga.
Dengan mengenal lebih dalam tentang jenis-jenis motor DC, kita dapat membuat keputusan yang lebih tepat dalam pemilihan motor untuk aplikasi tertentu. Semoga artikel ini bermanfaat bagi Kalian yang sedang mempelajari konsep motor DC atau yang mungkin sedang mempertimbangkan jenis motor DC apa yang paling cocok untuk proyek atau aplikasi Kalian. Jangan ragu untuk terus belajar dan mengeksplorasi dunia teknologi motor listrik!
