MESIN DC. Prinsip operasi : Gaya. B : Kerapatan Fluks (N/A.m) i : arus (ampere) l : panjang (meter) Torka T (N.m) p Z. Dimana. Φ s

Transkripsi

1 MESIN DC Mesin ini mempunyai sebuah lilitan (winding) DC atau magnet permanen pada bagian stator. otor (armature) di suplay dengan sebuah arus DC yang melalui omutator (commutator) dan siat (brushes). Komutator dan siat memerluan perawatan. Kecepatan masimal dibatasi oleh emampuan dari omutator dan siat. Tegangan rating umumnya antara 6 sampai 700. Beriut ini gambar sebuah mesin DC. Prinsip operasi : Gaya F B * i * l Dimana : Tora T (N.m) T I a F : gaya (Newton) B : Kerapatan Flus (N/A.m) i : arus (ampere) l : panjang (meter) Dimana s π Arah tora dapat dibali dengan membali arah arus medan atau arus jangar (armature). Komponen motor DC p Z Siat dan omutator Siat arbon membuat sebuah onta selip dengan omutator. Komutator terdiri dari segmen tembaga terisolasi yang diletaan pada tempat duduan yang silinder. Komutator perlu untu selalu bersih, dan siat serta sesuatu yang berhubungan deng slip ring harus selalu diservis. Beas siat aan membuat panas dan panas tersbut aan dieluaran melalui ventilasi udara. Debu debu bisa menyebaban hubung pende dan gangguan. Panjang asial dari omutator tergantung pada arus yang melewatinya. Stator Dapat berupa lingaran atau berbentu polygonal. Dibuat dari besi laminasi (steel laminated ) atau cast iron. Kutub medan diletaan simetri diseeliling rotor, terdiri dari magnet permanen atau lilitan medan.

2 Keuntungan dari magnet permanen : + tida dibutuhan supply listri + tida ada rugi rugi i + emunginan bisa mempunyai uuran frame yang lebih ecil Keurangan dari magnet permanen : - euatan dari medan selalu onstan. sebuah interpole atau commutating pole biasanya diletaan diantara dua buah utub medan. Komponen ini terdiri dari lilitan yang memfasilitasi proses omutasi. Stator juga mempunyai compensating winding yang berfungsi untu menetralan reasi pada jangar (armature). Jumlah Kutub Kecepatan yang sama dapat dicapai dengan jumlah utub yang berbeda. Secara eonomi utub ( siat) atau 4 utub (4 siat) digunaan di motor uuran ecil dan menengah, dan jumlah utub yang lebih untu motor besar (aan memberian minimum biaya dan berat). Fator pembatas utama adalah freuensi dari pn pembalian flus ( ) di dalam inti jangar (armature) (umumnya 5-50Hz). Jumlah utub main besar aan memberian end winding (ahir lilitan) yang lebih pende sehingga memberian lebih sediit rugi rugi tembaga. Juga aan memberian lebih sediit flus pada yoe. Air gaps Antara stator dan rotor. Yang menyebaban untu bisa berputar sebuah mesin. Juga bisa digunaan untu The layer of bonding tape diseitar rotor dan untu pendingin udara yang melalui sebuah system tersebut. Air gap yang lebar dapat mengurangi getaran yang mana jia terlalu lebar air gaps dapat mengurangi medan magneti onta dengan ondutor. a. Produsi Tora, sebuah fungsi dari omutator

3 b. Tora aan dihasilan oleh reasi antara omutator dan jangar seperti pada gambar di bawah ini : Pengurangan dari flus magneti beraitan dengan reasid ari jangar (armature). c. Produsi tora, merupaan fungsi dari omutator dan interpoles Indutansi sendiri dari belitan jangar dan energy yang tersimpan arenanya, mungin dapat menyebaban loncatan flus pada permuaan sebelah luar yang ecil dari siat. Ini dapat dicegah dengan menggunaan interpoles. Biasanya digunaan untu motor rotor belitan uuran sedang dan besar (di motor ecil, loncatan masih bisa diterima, dan dalam motor magnet permanen, indutansinya ecil). Interpoles aan mengindusi sebuah gaya gera listri (electromagnetic force or emf) pada belitan yang aan bergera melalui omutator. easi dari jangar dapat dicegah dengan menggunaan interpoles dan untu mesin besar, compensating winding, sering juga digunaan.

4 Gaya gera listri or ggl (electromagnetic force) Ggl bola bali terjadi pada jangar (armature) dan biasanya dinamaan steel laminations. Dan ggl searah terjadi pada siat. E ω olt T mr I a Dimana : Dan p Z s π πn rpm ω π n 60 m/a atau s/rad rad/s Dimana n ecepatan rotor per deti (rev/s). angaian euivalen motor DC

5 Dimana a + + Ω siat I rotor di + L dt a a a + E int erpoles dan r tergantung dari suhu t t0 35+ t 35+ t 0 Karateristi Steady state : Tora vs ecepatan dan variasi dengan tegangan Steady state : I + E E I Kecepatan tanpa beban : E ω( olt) p Z s π ω0, I 0 0 T ω ω I a T Karateristi Steady state : Generation dan regeneration Semua mesin listri secara prinsip mampu dioperasian sebagai generator. Motor dapat regenerate, yaitu mengembalian energi e supply. Seperti pada rolling mill (untu membalian arah putaran) dan pada apliasi dimana diperluan pengereman yang cepat. Cara lain yaitu dengan membuang energi di resistor (dynamic braing).

6 Generation, etia mesin diputar oleh penggera mula (prime mover), arah arus aan dibali dan E lebih besar dari Operasi 4 uadran dan pengereman regenerative Mesin DC yang diontrol oleh tegangan jangar, mampu beroperasi dalam 4 uadran dengan mengontrol polaritas dan besarnya. Motoring : E, arah putaran berbali jia berganti polaritasnya. Generating : E, arah putaran berbali jia berganti polaritasnya. ecepa tan I tora Jia ita beerja dalam mode motoring di uadran 1 (Q1) ( E), dan ita tiba mengurangi tegangan e E, arus aan berubah arah, dan daya (energi ineti dari motor dan beban inertia) aan menyuply sistem. Tora beban dan tora motor aan memperlambat rotor sampai steady state (di Q1) tercapai ( pada ecepatan rendah dan tegangan rendah). Pengereman regenerative terjadi pada saat setiap ita menurunan tegangan untu menurunan ecepatan. Pengeraman regenerative pada putaran penuh (pada tanpa beban). Perubahan secara mendada dari e aan memberian arus yang sangat besar. Kita perlu menjaga arus pada nilai rating. Karateristi Steady state : ecepatan dasar dan pengurangan medan (field weaening) ω T

7 Effesiensi dan rugi rugi meani Effisiensi dapat dicari dengan rumus P P input P input rugi η biasanya seitar 80-95% ugi rugi meani terjadi arena gesean meani dan windage. ugi aan meningat jia ecepatan meningat. Kenaian rugi windage aan berbanding lurus dengan pangat tiga dari ecepatan, sedangan rugi gesean aan berbanding lurus dengan uadrat dari ecepatan. Gesean terjadi diantara shaft dan bearing aibat dari adanya putaran, seperti pada siat omutator, maanya bisa juga disebut rugi gesean siat. Windage terjadi aibat adanya pendinginan cairan (fluid). ugi meani biasnaya tida tergantung pada beban, biasnaya seitar 1-% dari daya masuan. Sedangan rugi yang lain tergantung pada beban. ugi rugi besi, terjadi pada semua lilitan ( total rugi rugi. I ), pada beban tinggi, biasanya rugi bisa mencapai 50% dari ugi rugi inti besi : rugi rugi histerisis dan eddy current Pada putaran rotor, medan magnet aan selalu berubah secara terus menerus, dan partiel magnet di rotor juga aan menyusun embali diantara merea secara terus menerus juga sesuai dengan perubahan medan magnet yang menyebaban gesean magnet dan rugi rugi (histerisis) dan bisa di hitung dengan menggunaan rumus : P K fb α hy hy, dimana f merupaan freuensi, B medan magneti masimal, α merupaan onstanta ( antara 1,6,4) dan K merupaan onstanta yang berdasaran properti magneti dari material di rotor. otor juga merupaan sebuah ondutor listri dan arus eddy aan mengindusi etia motor berputar dalam medan magnet yang dihasilan oleh stator, yang aan menghasilan rugi rugi dan bisa dihitung dengan menggunaan rumus P K B ec ec. f ugi rugi inti besi tida bergantung pada beban, dan biasnaay 1-% dari daya masuan (10-0% total rugi)