KONTRUKSI MESIN ARUS SEARAH

RANGKA

Rangka (frame atau yoke) mesin arus searah seperti juga mesin-mesin listrik lainnya secara umum memiliki dua fungsi, yaitu :

1.    Merupakan sarana pendukung mekanis untuk mesin secara keseluruhan.

2.    Untuk membawa fluk magnetis yang dihasilkan oleh kutub-kutub mesin.

Untuk mesin kecil, dimana pertimbangan harga lebih dominan dari pada beratnya, biasanya rangka terbuat dari besi tuang (cast iron), tetapi untuk mesin-mesin besar pada umunya terbuat dari baja tuang (cast steel) atau baja lembaran (rolled steel).

Rangka ini pada bagian dalam dilaminasi untuk mengurangi rugi-rugi inti, selain itu rangka ini juga harus memiliki permeabilitas yang tinggi, disamping kuat secara mekanis.

                                           Gambar 1 : Kontruksi mesin arus searah

KUTUB

Magnet penguat atau magnet medan terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub.

Adapun fungsi dari sepatu kutub adalah :

Menyebaran fluks pada celah udara dan juga karena merupakan bidang lebar, maka akan mengurangi reluktansi jalur magnet

Sebagai pendukung secara mekanis untuk keumparan penguat atau kumparan medan

Inti kutub terbuat dari lembaran-lembaran besi tuang atau baja tuang. Sepatu kutub dilaminasi dan dibaut ke inti kutub. Sedangkan kutub (inti kutub dan sepatu kutub) dubuat atau dikeliling (rivet) ke rangka mesin.

Kumparan penguat atau kumparan kutub terbuat dari kawat tembaga (berbentuk bulat atau strip/persegi) yang dililitkan sedemikian rupa dengan ukuran tertentu.

KOMUTATOR DAN SIKAT

Komutator terbuat dari batangan tembaga yang dikeraskan (dropforged), yang diisolasi dengan bahan sejenis mika. Adapun fungsi komutator itu adalah untuk menmgumpulkan arus listrik induksi dari konduktor jangkar dan mengkonversikannya menjadi arus searah melalui sikat.

            Sedangkan sikat terbuat dari karbon, grafit (graphite), logam grafit atau campuran karbon – grafit, yang dilengkapi dengan pegas penekan dan kotak sikatnya. Besarnya tekanan pegas dapat diatur sesuai dengan keinginan. Permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Karbon yang ada diusahakan memiliki konduktivitas yang tinggi untuk mengurangi rugi-rugi listrik, dan koefesien gesekan yang rendah untuk mengurangi keausan (excessive wear).

KUMPARAN JANGKAR

 

                                        Gambar 3 : Bentuk umum kumparan jangkar

Adapun jumlah konduktor dalam kumparan jangkar tersebut :

            Z =  2CN

Dimana : C = jumlah kumparan pada rotor atau segmen komutator pada rotor.

                N =  jumlah lilitan setiap kumparan.

Normalnya bentangan kumparan adalah 180⁰ listrik, yang berarti ketika sisi kumparan yang satu berada ditengah suatu kutub, sisi lainnya berada ditengah kutub yang berbeda polaritasnya. Sedangkan secara fisik kutub yang ada tidak saling terletak 180⁰ mekanis.

Kumparan yang membentang 180⁰ listrik memiliki tegangan yang sama antar sisi-sisinya dan berlawanan arah setiap waktu. Kumparan ini disebut sebagai kumparan kisar penuh (full-pitch coil).

Sedangkan kumparan yang bentangnya kurang dari kisar kutubnya (180⁰ listrik) disebut juga sebagai kumparan kisar fraksi (fractional-pitch coil)  atau kumparan tali busur (chorded winding).

Adapun hubungan antara kumparan rotor dengan segmen komutatornya terbagi atas 2 macam :

1.    Kumparan progresif (Progressive winding). Adalah kumparan yang salah satu ujungnya terhubung dengan logam komutator yang terletak di depan logam komutator di mana ujung lain kumparan yang sama terhubung.

2.    Kumparan retrogresif (Retrogressive winding). Adalah kumparan yang salah satu ujungnya terhubung dengan logam komutator yang terletak di belakang logam komutator di mana ujung lain kumparan yang sama terhubung.

Read More

MOTOR AC

      Motor AC

Salah satu contoh dari motor AC adalah Motor Induksi, yang terbagi menjadi dua bagian , yaitu :

1

   Motor Induksi 3 fasa

Motor induksi merupakan motor arus bolak­balik yang paling luas digunakan. Penamaan­nya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu teta­pi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif  antara putaran  rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (ns=  120f/2p).  Medan  putar  pada  stator  tersebut  akan  memotong  konduktor­ konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus, dan sesuai dengan hukum Lentz.

Rotor pun akan turut berputar mengikuti medan putar stator. Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya beban, akan memperbesar kopel motor, yang oleh karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan pu­tar stator dan putaran rotor pun akan  bertambah  besar.  Jadi,  bila  beban  motor  bertambah,  putaran  rotor cenderung menurun. Dikenal dua tipe motor induksi (lihat Gambar 10) yaitu motor induksi dengan rotor belitan dan motor induksi dengan rotor sangkar.

                                   Kumparan stator                  rotor belitan                 rotor sangkar

                  Gambar 10. Dua Tipe Motor Induksi Rotor Sangkar dan Rotor Belitan.

 o   Prinsip Kerja motor induksi

Adapun prinsip kerja motor induksi sebagai berikut :

1.     Apabila sumber tegangan tiga fasa dipasang pada kumparan stator akan timbul medan putar dengan kecepatan ns = 120 f/p.

2.     Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.

Gambar 13. Motor Induksi Disuplai Arus 3 Fasa.

3.        Akibatnya pada kumparan rotor timbul tegangan induksi (ggl) sebesar:

E2s = 4,44 f2N2 f m                 (untuk satu fasa ).

E2s adalah tegangan induksi pada saat rotor berputar.

4.        Karena kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka ggl (E) akan menghasilkan arus (I).

5.        Adanya arus (I) di dalam medan magnet menimbulkan gaya magnet (F)pada rotor.

6.       Bila kopel mula dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor yang cukup besar untuk memikul kopel beban rotot akan berputar searah dengan medan putar stator.

7.         Seperti telah dijelaskan pada (3) tegangan induksi timbul kaerena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedaan  relative antara kecepatan medan putar stator ns dengan kecepatan berputar roto nr.

8.        Perbedaan antara ns dan nr disebut slip (S) dinyatakan dengan:

           

9.        Bila ns  = nr, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada kumparan jangkar rotor dengan demikian tidak dihasilkan kopel.Kopel motor akan ditimbulkan apabila nr lebih kecil dari ns.

10.       Dilihat  dari  kerjanya  motor  induksi  disebut  juga  sebagai  motor  tak serempak atau asinkron.

1.      Motor induksi 2 fasa

Terdapat bermacam­ - macam motor satu fasa, yaitu  yang  dikategorikan motor induksi meliputi : motor fasa belah, motor kapasitor, motor kutub bayangan, motor induksi repulsi, dan sebagainya. Sedangkan motor satu fasa yang tidak dikategorikan motor induksi satu fasa adalah motor universal dan motor repulsi.  

             Motor Fasa belah

          Untuk memperoleh putaran medan magnet stator, lilitan utama dan lilitan bantu dibuat sedemikian rupa sehingga arus yang mengalir pada masing­masing lilitan berbeda fasa. Medan magnet putar ini sangat diperlukan untuk memperoleh torsi awal yang besar.

Untuk mencegah agar lilitan bantu tidak terus­menerus dialiri arus, maka pada lilitan bantu dipasang seri dengan sebuah saklar yang disebut saklar setrifugal. Apa bila putaran motor mendekati putaran nominal yaitu antara 70% ­ 80% putaran nominal, maka saklar sentrifugal akan memutus rangkaian lilitan bantu  secara  otomatis.  Torsi  awal  yang  dihasilkan    sampai    dengan  motor berputar dengan kecepatan nominal adalah seperti Gambar 7­14.

·         Motor Kapasitor

                   Motor kapasitor mempunyai prinsip kerja seperti motor fasa belah. Pada motor kapasitor, sebuah  kapasitor dipasang seri dengan  lilitan bantu  dengan tujuan agar diperoleh beda fasa yang besar antara arus pada lilitan utama dan arus  pada  lilitan  bantu.

Read More