Jenis-Jenis Motor AC dan DC

Pendahuluan

Motor listrik merupakan mesin listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi gerak. Ini menjadi semacam kebalikan dari generator, yaitu mesin listrik yang mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Kedua mesin listrik itu sudah menjadi bagian penting dari kehidupan manusia, menjadi alat utama dalam mengendalikan energi.

Saat ini, motor listrik digunakan di berbagai hal, mulai dari yang alat yang sangat kecil sampai mesin yang sangat besar. Penggunaan itu tentu menyesuaikan dengan jenis motor listrik beserta kelebihan dan kelemahannya. Pada tulisan ini, akan dipaparkan beberapa jenis motor listrik, baik motor AC atau pun motor DC. Karena jenisnya memang sangat banyak, pembagian di sini tentu tidak rigid dan tidak mencakup semuanya. Sebelum masuk lebih dalam, ada dua istilah penting terkait motor dan generator yang sangat sering digunakan, yaitu stator dan rotor. Stator merupakan bagian yang diam atau statis. Sementara itu, rotor merupakan bagian yang berputar atau berotasi.

Jenis-Jenis Motor AC

Sesuai namanya, motor AC adalah motor yang menggunakan sumber listrik AC sebagai sumber utamanya. Motor ini banyak digunakan baik di peralatan rumah tangga atau pun di industri. Umumnya, motor AC dibagi menjadi dua, yaitu motor asinkron dan motor sinkron.

Motor Asinkron (Induksi)

Motor asinkron adalah motor yang kecepatan putar rotornya tidak sama dengan kecepatan sinkron. Kecepatan sinkron sendiri adalah kecepatan yang sebanding dengan frekuensi dari sumber AC. Perbedaan antara kecepatan sinkron dengan kecepatan putar rotor itu disebut sebagai “slip”. Slip ini menjadi bagian penting dalam prinsip kerja motor asinkron. Motor asinkron juga sering disebut motor induksi karena bekerja berdasarkan prinsip induksi.

Pola medan magnet pada motor induksi tiga fase empat pole
Pola medan magnet pada motor induksi tiga fase dengan empat pole

Pada motor induksi, arus AC masuk ke kumparan pada stator dan membangkitkan medan magnet. Gambar di samping menunjukan medan magnet dengan empat pole. Karena arus AC berubah-ubah, maka medan magnetnya juga berubah. Perubahan medan magnet itu seperti putaran (rotating magnetic field) dengan kecepatan yang sebanding dengan frekuensi sumber AC nya, inilah yang disebut kecepatan sinkron.

Perubahan medan magnet stator menyebabkan timbulnya arus induksi di kumparan pada rotor. Interaksi antara medan magnet stator dan arus pada rotor, sesuai hukum Lorentz menyebabkan gaya, atau dalam hal ini torsi.

Torsi ini akan memutar rotor mendekati kecepatan sinkron itu. Namun, kecepatan putar rotor tidak akan menyamai kecepatan sinkronnya. Itu karena ketika kecepatan rotornya sangat dekat dengan kecepatan sinkron, perubahan medan magnetnya tidak akan terasa sehingga torsi yang dihasilkan menurun dan kecepatan rotor pun tidak bisa bertambah lagi.

Berdasarkan jenis sumber AC nya, motor induksi dibagi menjadi motor induksi satu fase dan motor induksi tiga fase. Motor induksi satu fase banyak digunakan di peralatan rumah tangga karena rumah-rumah memang menggunakan listrik satu fase. Sementara itu, motor induksi tiga fase banyak digunakan di industri karena lebih efisien untuk skala besar. Gambar di atas merupakan motor induksi tiga fase dengan fase A, B, dan C. Pada motor tiga fase, terdapat konfigurasi wye/star dan konfigurasi delta.

Motor Sinkron

Seperti pada motor asinkron, di sini arus AC pada kumparan stator juga menyebabkan medan magnet yang berputar. Perbedaannya, pada motor sinkron, kecepatan rotornya sama dengan kecepatan sinkron.

Motor sinkron tidak bisa starting secara mandiri seperti motor asinkron. Rotor yang awalnya diam tentu tidak bisa dengan sekejap menyamai kecepatan sinkron. Karenanya, motor sinkron memerlukan kumparan tambahan yang membuatnya dapat starting sebagai motor induksi. Ketika kecepatannya telah mendekati kecepatan sinkron, dia membutuhkan arus DC untuk mengeksitasi rotornya. Eksitasi ini membuat kecepatan rotornya dapat menyamai kecepatan sinkron. Namun, eksitasi dengan arus DC ini perlu dilakukan pada saat yang tepat.

Konsep Putaran pada Motor Sinkron Ketika Diberi Beban
Konsep Putaran pada Motor Sinkron Ketika Diberi Beban

Ketika kecepatan putarnya telah sama dengan kecepatan sinkron, dia tidak lagi bekerja sebagai motor asinkron. Kondisinya menjadi seperti terkunci dengan putaran sinkron dari medan magnet stator. Ketika diberi beban pun, dia hanya bergeser sedikit namun tetap terkunci. Gambar di samping menunjukan hal ini. Perlu diingat bahwa meski stator diam, namun kutub medan magnet yang dihasilkan tetap berputar. Kutub pada rotor selalu mengejar kutub pada stator, namun tidak pernah melampauinya. Pada gambar, sudut antara kutub rotor dan kutub stator akan makin besar ketika beban dari motor makin besar. Makin besar sudutnya, torsi yang ada pada rotor makin besar sehingga dapat mengimbangi bebannya.

Karena itu semua, ketika sudah stabil, kecepatan motor sinkron akan selalu konstan terlepas dari beban yang diberikan. Ini menjadi kelebihan tersendiri dari motor sinkron mengingat kecepatan konstan ini tidak didapatkan pada motor asinkron.

Jenis-Jenis Motor DC

Motor ini, sesuai namanya, menggunakan sumber listrik DC sebagai sumber utamanya. Motor DC umumnya digunakan untuk beban yang relatif lebih kecil dibanding motor AC. Ini karena tegangan DC yang tersedia umumnya berasal dari baterai.

Brushed DC

Prinsip Kerja Motor Brushed DC atau Motor DC dengan sikat
Prinsip Kerja Motor Brushed DC

Jenis motor ini termasuk yang cukup sederhana dan relatif lebih murah. Terdapat magnet pada bagian stator dan kumparan pada bagian rotor.

Magnet itu menghasilkan medan magnet yang menembus kumparannya. Arus listrik melewati kumparan tersebut. Interaksi antara arus dan medan magnet itu menghasilkan torsi sehingga bisa terjadi rotasi. Untuk mempertahankan rotasi, arusnya harus senantiasa dibalik arahnya. Pembalikan ini dilakukan dengan mengalirkan arus melalui brush dan komutator. Brush tidak berputar sementara komutator berputar sesuai dengan rotasi motor. Akan lebih jelas dengan melihat gambar di samping.

Adanya komutator dan brush inilah yang membedakan jenis motor ini dengan yang lain. Ini juga menjadi kelemahan utamanya mengingat gesekan antara brush dan komutator membuat keduanya perlu perawatan terus menerus.

Brushless DC (BLDC)

Dari namanya sudah terlihat bahwa motor jenis ini tidak memerlukan brush. Itu karena kumparannya berada di bagian stator yang diam sehingga tidak memerlukan brush dan komutator untuk mengalirkan arusnya. Sebagai gantinya, magnetnya diletakan di bagian rotor yang berputar.

Prinsip Kerja Motor BLDC atau Motor DC tanpa sikat
Prinsip Kerja Motor BLDC

Medan magnet yang dihasilkan magnet di rotor memang konstan, namun medan magnet yang dihasilkan kumparan bisa berubah-ubah sesuai dengan arusnya. Dengan begini, kecepatan dan arah rotasinya bisa diatur dengan mengatur besar dan arah arusnya. Akan lebih jelas dengan melihat gambar di samping.

Dibanding yang jenis brushed, motor BLDC memiliki banyak keuntungan. Tidak adanya gesekan antara brush dan komutator membuat motor BLDC bisa tahan lama dan mengurangi noise elektrik yang terjadi. Motor BLDC juga bisa senantiasa berputar dengan torsi maksimum sehingga efisiensinya lebih baik. Kemudian, motor BLDC juga bisa dikontrol dengan mekanisme umpan balik sehingga bisa mendapatkan torsi dan kecepatan sesuai keinginan.

Stepper Motor

Motor stepper adalah motor yang berputar secara diskret, yaitu dengan step-step. Putaran motor stepper yang berbasis step itu berkaitan dengan sinyal pulsa yang diberikan pada kumparan stator. Sinyal pulsa ini berupa sinyal elektris berbentuk kotak.

Prinsipnya, setiap ada suatu pulsa, rotornya akan berotasi sekian derajat. Besar sudut rotasinya bervariasi sesuai desain motornya, bisa sebesar 90 derajat atau hanya sepersekian derajat saja. Dengan mengatur laju pulsa yang diberikan, motor ini bisa berputar dengan lambat dan tepat, namun ada pula jenis motor stepper yang putarannya mampu mencapai 4000 rotasi/menit.

Ketika pulsanya dihentikan, motor ini dapat langsung berhenti. Dengan begini, sudut rotasi dan posisi dari motor stepper bisa diatur dengan mengatur jumlah pulsa yang dikirim. Motor ini sangat berguna untuk putaran-putaran yang memerlukan akurasi sudut dan posisi yang tinggi. Karenanya, dia banyak digunakan di printer, katup elektris, robotika, dan lainnya.

Referensi

Setelah selesai membaca, yuk berikan artikel ini penilaian!

Klik berdasarkan jumlah bintang untuk menilai!

Rata-rata nilai 5 / 5. Banyaknya vote: 3

Belum ada yang menilai! Yuk jadi yang pertama kali menilai!

Baca juga:
Pandega Abyan Zumarsyah
Artikel Berhubungan:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *