Pengertian Motor DC dan Prinsip Kerjanya - Pengertian motor DC merupakan suatu perangkat elektronika yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Cara kerja motor DC dalam mengubah energi yaitu dengan mengambil daya listrik melalui arus searah yang kemudian diubah menjadi rotasi mekanis.
Motor DC juga dikenal dengan sebutan motor listrik atau motor arus searah. DC Motor juga dapat diartikan sebagai perangkat yang dapat merubah energi listrik ke dalam energi gerak atau kinetik.
Seperti namanya, DC motor memiliki dua terminal dan memerlukan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor listrik DC. Berikut contoh aplikasi/penggunaan motor DC dalam teknologi modern :
- Aplikasi motor DC sebagai penggerak pintu geser pada otomatisasi sistem monitoring ruangan penyimpanan database menggunakan PLC omron CPM1A I/O 30
- Aplikasi penyearah Thyristor gelombang penuh satu phasa pada pengendalian arah putaran motor DC untuk membalik arah putaran kekanan dan putaran ke kiri.
- Aplikasi motor DC menggunakan paralel port dalam rangkaian robot sederhana yang dikendalikan menggunkan komputer dan paralel port.
Simbol dan Bentuk Motor DC
Bagian-bagian Motor DC
Berikut bagian-bagian dari motor DC lengkap dengan gambar dan fungsinya :
1. Rotor (Armature)
Rotor adalah salah satu bagian motor DC yang juga sering disebut dengan armature. Komponen tersebut berputar dan berada di antara kutub bagian fields windings. Adapun beberapa partikel penyusun rotor diantaranya core, commutator, shaft dan gulungan rotor.
Rotor pada motor DC ialah silinder laminasi magnetik yang diisolasi satu sama lain. Posisi rotor ini tegak lurus terhadap sumbu silinder. Rotor inilah yang akan berputar pada porosnya dan dipisahkan dari kumparan medan oleh celah udara.
2. Stator (Medan Kumparan)
Stator merupakan salah satu dari bagian motor DC, stator tidak bergerak, melainkan diam. Partikel penyusunnya terdiri dari beberapa komponen, diantaranya yaitu inti, belitan dan rangka stator.
Pada bagian rangkanya dibuat dengan menggunakan besi tuang, serta menjadi rumah bagi seluruh elemen generator. Komponen yang satu ini merupakan bagian motor DC yang berupa lilitan kawat yang akan menghasilkan medan magnet. Bagian ini merupakan bagian yang statis / tidak bergerak.
3. Badan Mesin
Komponen badan mesin memiliki fungsi sebagai media untuk mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan oleh kedua kutub magnet. Selain itu, badan mesin juga memiliki fungsi untuk meletakkan alat alat tertentu yang mengelilingi bagian dari mesin. Umumnya badan mesin ini terbuat dari material plat baja atau besi tuang.
4. Commutator (Komutator)
Komutator adalah struktur silinder yang terbuat dari tembaga yang ditumpuk tetapi diisolasi satu sama lain menggunakan mika. Fungsi utama komutator adalah untuk memasok arus listrik ke lilitan kumparan.
5. Brush ( Sikat Motor DC)
Carbon brush terletak pada komutator dan berguna untuk memberikan suplai tegangan listrik menuju motor. Motor secara mekanis bisa menimbulkan masalah tertentu pada sebuah lingkungan.
Dibutuhkan beberapa perawatan saat memakai motor tersebut. Tindakan dari carbon brush ataupun adanya gerakan pada komutator bisa menimbulkan sebuah percikan api.
Komponen sikat ini terbuat dari grafit dan struktur karbon. Sikat pada motor DC berperan untuk menghantarkan arus listrik dari rangkaian luar ke komutator yang berputar.
6. Belitan Armature
Komponen ini sering juga dikenal sebagai Armature winding yakni bagian dari motor DC yang perannya untuk menghasilkan medan magnet statis pada rotor.
Oleh karena itu, kita memahami bahwa komutator dan unit sikat berkaitan dengan transmisi daya dari rangkaian listrik statis ke daerah yang berputar secara mekanis atau rotor.
7. Frame (Yoke)
Bagian motor Dc yang satu ini merupakan pelindung (protektor) stator dan rotor. Frame atau yoke melindungi semua komponen yang ada didalamnya.
Prinsip Kerja Motor DC
Terdapat dua bagian utama pada sebuah Motor Listrik DC, yaitu Stator dan Rotor. Stator adalah bagian motor yang tidak berputar, bagian yang statis ini terdiri dari rangka dan kumparan medan. Sedangkan Rotor adalah bagian yang berputar, bagian Rotor ini terdiri dari kumparan Jangkar.
Dua bagian utama ini dapat dibagi lagi menjadi beberapa komponen penting yaitu diantaranya adalah Yoke (kerangka magnet), Poles (kutub motor), Field winding (kumparan medan magnet), Armature Winding (Kumparan Jangkar), Commutator (Komutator) dan Brushes (kuas/sikat arang).
Pada prinsipnya motor listrik DC menggunakan fenomena elektromagnet untuk bergerak, ketika arus listrik diberikan ke kumparan, permukaan kumparan yang bersifat utara akan bergerak menghadap ke magnet yang berkutub selatan dan kumparan yang bersifat selatan akan bergerak menghadap ke utara magnet.
Saat ini, karena kutub utara kumparan bertemu dengan kutub selatan magnet ataupun kutub selatan kumparan bertemu dengan kutub utara magnet maka akan terjadi saling tarik menarik yang menyebabkan pergerakan kumparan berhenti.
Untuk menggerakannya lagi, tepat pada saat kutub kumparan berhadapan dengan kutub magnet, arah arus pada kumparan dibalik. Dengan demikian, kutub utara kumparan akan berubah menjadi kutub selatan dan kutub selatannya akan berubah menjadi kutub utara.
Pada saat perubahan kutub tersebut terjadi, kutub selatan kumparan akan berhadap dengan kutub selatan magnet dan kutub utara kumparan akan berhadapan dengan kutub utara magnet. Karena kutubnya sama, maka akan terjadi tolak menolak sehingga kumparan bergerak memutar hingga utara kumparan berhadapan dengan selatan magnet dan selatan kumparan berhadapan dengan utara magnet.
Pada saat ini, arus yang mengalir ke kumparan dibalik lagi dan kumparan akan berputar lagi karena adanya perubahan kutub. Siklus ini akan berulang-ulang hingga arus listrik pada kumparan diputuskan.
Jenis Motor DC
1. Motor DC Exsitasi Sendiri (Self Excited DC Motor)
Motor listrik DC mendapatkan sumber aliran arus yang merupakan penguat magnet tanpa adanya sumber khusus, melainkan dari perangkat itu sendiri. Jika berdasarkan hubungan lilitan pada penguat magnet dengan yang ada di jangkar, maka motor DC ini dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis, di antaranya motor seri, motor shunt dan motor kompon. Detailnya bisa dilihat di bawah ini:
- Motor DC Seri - Jenis ini merupakan yang terbaik, sebab dapat bergerak baik pada daya listrik rendah maupun tinggi. Tingkat kecepatannya stabil, mempunyai susunan yang sederhana, mudah dalam perancangannya, pemeliharaannya yang murah, serta torsi awal cukup tinggi. Alat elektronik yang menggunakan jenis motor ini yaitu vacuum cleaner, hair dryer, lift dan lainnya.
- Motor DC Brushless - Motor listrik DC ini tanpa memakai sikat serta memiliki keunggulan dalam hal efisiensi, kecepatan dan pengendaliannya. Peralatan yang mengaplikasi jenis motor DC ini yaitu kipas pendingin kecil, printer, alat pemanas dan lainnya.
- Motor DC Shunt - Jenis motor DC ini dipakai pada alat-alat yang memerlukan kestabilan kecepatan. Beberapa alat elektronik yang mengaplikasikan motor ini di antaranya alat bor, kipas angin, wiper dan lainnya.
2. Motor DC Exitasi Terpisah (Separately Excited DC Motor)
Jenis motor listrik DC ini memperoleh sumber aliran listrik dari suatu sumber tertentu, yang mana terpisah dari sumber arus menuju rotor. Dalam hal ini, aliran listrik menuju jangkar tidak terikat dengan arus penguat magnet.
Pengaturan Kecepatan Motor DC
1. Pengendalian Tegangan Jangkar
Jika tegangan pada jangkar motor seri dengan penguatan terpisah yang tengah berlangsung dengan diturunkan kecepatannya, akibatnya torsi juga akan turun. Sehingga torsi motor menjadi lebih kecil dibandingkan torsi beban. Hal ini menyebabkan kecepatan motor menurun hingga besaran torsi motor sama dengan torsi beban.
2. Pengendalian Medan
Pengaturan kecepatan motor DC dapat dilakukan dengan mengendalikan medan. Hal tersebut dilakukan dengan sistem apabila fluksi pada medan diturunkan, maka mengakibatkan naiknya kecepatan motor. Namun sangat disayangkan, cara ini dapat menimbulkan beberapa permasalahan dalam hal efisiensi, sehingga cukup jarang digunakan.
Fungsi Motor DC
Motor DC ini memiliki beberapa fungsi khususnya dalam sebuah rangkaian elektronik, di antaranya:
- Sebagai penggerak peralatan elektronik, seperti pada mata bor, baling-baling kipas, vibrator listrik dan masih banyak lagi.
- Sebagai penggerak pintu putar, berkat adanya driver H-Bridge, pintu dapat membuka dan menutup secara otomatis.
- Sebagai komponen rangkaian robot sederhana, dengan mengendalikan motor DC melalui komputer dengan paralel port.
Kelebihan Motor DC
Berikut di bawah ini merupakan beberapa kelebihan dari motor DC, di antaranya:
- Performanya mendekati linier.
- Torsi awalnya besar.
- Torsi dan kecepatannya mudah dikendalikan.
- Motor DC lebih baik untuk pengaplikasi yang berdaya rendah.
- Mempunyai sistem kontrol yang relatif lebih mudah dan sederhana.
- Mempunyai respon yang baik, sehingga cocok untuk pengaplikasian motor servo.
Demikianlah ulasan mengenai pengertian motor DC, jenis, komponen dan prinsip kerja motor DC. Semoga penjelasan di atas dapat bermanfaat bagi kita semua. Sekian dan terimakasih.