Mengatur Kecepatan Motor DC Pada Armature

Posted on

Pada masa sekarang ini perindustrian dinegara kita mengalami perkembangan yang cukup pesat, baik pada perindustrian besar maupun industri kecil sejalan dengan perkembangan industri tersebut kebutuhan akan motor-motor listrik meningkat pula sesuai dengan kebutuhan pasar.

Motor arus searah ialah suatu mesin yang berfungsi mengubah tenaga listrik arus searah (listrik DC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik, dimana tenaga gerak tersebut berupa putaran dari pada rotor.

Kemajuan teknologi dibidang Elektronika Daya begitu pesatnya. Sehingga pengaturan kecepatan motor arus searah yang sebelumnya diatur dengan metode-metode diatas, kini telah dilakukan dengan menggunakan komponen Elektronika Daya.

Mengatur Kecepatan pada Armature

Berdasarkana persamaan di bawah ini :

rumus Armature motor dc

Jika flux Φ tetap dijaga konstan, dan kecepatannya berubah berdasarkan armature voltage (Es). Dengan naiknya atau turunnya Es, kecepatan motor akan naik atau turun sesuai dengan perbandingannya.

gambar ES motor DC

Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa Es dapat divariasikan dengan menghubungkan motor armature M ke excited variable – voltage dc generator G yang berbeda. Field excitation dari motor tetap dijaga tetap kosntan, tetapi generator Ix bisa divariasikan dari nol sampai maksimum dan bahkan sebaliknya. Oleh sebab itu generator output voltage Es bisa divariasikan dari nol sampai maksimum, baik dalam polaritas positif maupun negatif. Oleh karena itu, kecepatan motor dapat divariasikan dari nol sampai maksimum dalam dua arah. Metode speed control ini, dikenal sebagai sistem Ward-Leonard, ditemukan di pabrik baja (steel mills), lift bertingkat, pertambangan, dan pabrik kertas.

Dalam instalasi modern, generator sering digantikan dengan high-power electronic converter yang mengubah ac power dari listrik ke dc.

Ward-Leonard sistem lebih dari sekadar cara sederhana dengan menerapkan suatu variabel dc ke armature dari motor dc. Hal tersebut benar-benar dapat memaksa motor utnuk mengembangkan torsi dan kecepatan yang dibutuhkan oleh beban. Contohnya, misalkan Es disesuaikan dengan sedikit lebih tinggi daripada Eo dari motor. Arus akan mengalir dengan arah sesuai dengan gambar di atas, dan motor mengembangkan torsi yang positif. Armature dari motor menyerap power karena I mengalir ke terminal positif.

Sekarang, misalkan kita megurangi Es dengan mengurangi excitation ΦG. Segera setelah Es menjadi kurang dari Eo, arus I  berbalik. Hasilnya, torsi motor berbalik dan armature dari motor menghantarkan daya ke generator G. Akibatnya, motor dc mendadak menjadi generator dan generator G mendadak menjadi motor. Maka, dengan mengurangi Es, motor tiba-tiba dipaksa untuk memperlambat.

Apa yang terjadi kepada power dc yg diterima oleh generator? Saat generator menerima daya listrik, generator beroperasi sebagai motor, mengendalikan motor ac nya sendiri sebagai asynchrounous generator. Hasilnya, ac power memberikan kembali ke rangkaian yang biasanya memberikan motor ac. Kenyataannya daya bisa diperoleh kembali, cara ini membuat Ward-Leonard sistem menjadi sangat efisien.

Contoh Soal Kecepatan Motor DC dan Arus Armature

Hitunglah :

  1. Torsi motor dan kecepatan saat  Es = 400 V dan Eo = 380 V
  2. Torsi motor dan kecepatan saat  Es = 350 V dan Eo = 380 V

Jawaban :

1. Arus armature adalah I = (Es – Eo)/R = (400-380)/0.01 = 2000 A

Daya ke motor armature adalah P = EoI = 380 x 2000 = 760kW

Kecepatan motor adalah n = (380 V / 500 V) x 300 = 228r/min

Torsi motor adalah T =  9.55 P/n = (9.55 x 760 000)/228 = 47.8 kN.m

2. Karena Eo = 380 V, kecepatan motor masih 228 r/min.

Arus armature adalah I = (Es-Eo)/R = (350-380)/0.01 = -3000A

Arusnya negatif dan mengalir berbalik; akibatnya, torsi motor juga berbalik. Daya dikembalikan ke generator dan hambatan 10 mΩ : P = EoI = 380 x 3000 = 1140kW

Braking torque yang dikembangkan oleh motor :  T = 9.55 P/n = (9.55 X 1 140 000)/228 = 47.8 kN.m

Kecepatan dari motor dan dihubungkan ke beban mekanis akan cepat jatuh dibawah pengaruh electromechanical braking torque.

kecepatan motor dc

Cara lain untuk mengontrol kecepatan dari motor dc adalah menempatkan rheostat yang di-seri-kan dengan armature (gambar di atas). Arus dalam rheostat menghasilkan voltage drop jika dikurangi dari fixed source voltage Es, menghasilkan tegangan suplai yang lebih kecil dari armature. Metode ini memungkinkan kita untuk mengurangi kecepatan dibawah kecepatan nominalnya.

Ini hanya direkomendasikan untuk motor kecil karena banyak daya dan pasa yang terbuang dalam rheostat, dan efisiensi keseluruhannya rendah. Di samping itu, pengaturan kecepatan lemah, bahkan untuk rheostat yg diatur fixed. Akibatnya, IR drop sedangkan rheostat meningkat sebagaimana arus armature meningkat. Hal ini menghasilkan penurunan kecepatan yang besar dengan naiknya beban mekanis.

One thought on “Mengatur Kecepatan Motor DC Pada Armature

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *