Cara Membalik Putaran Motor DC seri

Mengenal motor seri

Motor seri adalah motor DC yang dimana gulungan medan dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo / armature. Sehingga arus medan sama dengan arus dinamo. Motor seri ini memberikan torsi awal yang besar sehingga cocok untuk penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan yang besar, seperti derek dan alat pengangkat hoist.

Karena besarnya arus medan sama dengan besarnya arus pada dinamo. Maka belitan atau gulungan medan terbuat dari kawat kuat yang berukuran cukup besar, sehingga mampu untuk membawa arus beban. Ukuran kawat yang besar ini membuat gulungan medan hanya terdiri dari beberapa putaran kawat saja. Perhatikan gambar diagram dari motor DC seri dibawah ini.

gambar diagram motor seri

Jumlah arus yang melewati belitan menentukan besarnya torsi poros motor yang dihasilkan. Karena medan seri yang terbuat dari konduktor yang berukuran besar sehingga mampu membawa arus yang besar pula, maka torsi yang dihasilkannya pun juga besar. Misalnya, motor starter yang digunakan untuk menghidupkan mesin sebuah mobil adalah motor seri dan mungkin menarik sampai 500 A ketika memutar poros engkol mesin pada pagi hari yang dingin. Motor seri yang digunakan pada crane atau kerekan listrik dapat menarik arus hingga ribuan ampere selama beroperasi.

Motor seri dapat beroperasi dengan aman dalam menangani arus yang begitu besar karena motor ini tidak beroperasi untuk periode yang panjang atau lama. Dalam sebagian besar aplikasi, motor hanya beroperasi selama beberapa detik. Bayangkan saja, berapa lama motor starter pada mobil harus beroperasi untuk menghidupkan mesin mobil.

Prinsip dasar motor seri mudah dimengerti. Ketika tegangan tersedia, arus mulai mengalir dari terminal catu daya negatif ke gulungan medan dan dinamo. Pada saat itu dinamo tidak langsung berputar, dan satu-satunya hambatan pada rangkaian ini adalah konduktor yang digunakan pada gulungan medan dan dinamo. Dan hal ini membuat motor menarik sejumlah besar arus dari catu daya. Ketika arus mulai mengalir ke gulungan medan dan dinamo, akan menimbulkan medan magnet. Dan saat arus yang mengalir begitu besar, akan menyebabkan kumparan mencapai kejenuhan dan akan menghasilkan medan magnet terkuat.

Memproduksi kembali EMF(electromotive force/gaya gerak listrik)

Kekuatan dari medan magnet memberikan torsi terbesar pada poros angker/armature. Torsi yang besar menyebabkan angker berputar dengan jumlah daya maksimum. Ketika angker mulai berputar, maka tegangan akan dihasilkan. Konsep ini sulit dimengerti karena angker/armature merupakan bagian dari motor saat ini.

Perlu untuk diingat dari teori-teori dasar magnet, bahwa setiap medan magnet melewati kumparan maka arus akan dihasilkan. Semakin kuat medan magnet atau semakin cepat kumparan melewati garis fluks, maka lebih banyak arus yang dihasilkan/ditimbulkan. Ketika angker mulai berputar, maka akan menghasilkan tegangan dengan polaritas yang berlawanan dengan yang ada pada power supply. Tegangan ini disebut tegangan kembali atau counter EMF. Efek keseluruhan dari tegangan ini adalah hal ini akan mengurangi tegangan supply sehingga gulungan motor melihat potensi tegangan yang lebih kecil.

Jika motor seri kehilangan sedikit arus, kecepatan motor akan semakin meningkat. Semakin mengurangnya arus ini juga berarti semakin mengurangnya torsi motor, sedangkan kecepatan motor akan semakin meningkat. Karena beban bergerak ketika angker mulai menambah kecepatan, maka aplikasi hanya akan membutuhkan sedikit torsi untuk menjaga beban bergerak. Dan ini akan menguntungkan motor karena secara otomatis mengurangi arus motor ketika beban mulai bergerak. Hal ini juga berarti mengurangi sedikit penumpukan panas pada motor.

Kondisi seperti ini dapat menyebabkan masalah jika motor seri kehilangan beban. Beban bisa saja hilang karena beberapa sebab, seperti poros atau shaft motor patah misalnya. Ketika hal seperti ini terjadi, arus beban akan jatuh ke minimum, jumlah tegangan kembali yang ditimbulkan angker akan berkurang. Dan ketika angker tidak menghasilkan tegangan kembali(EMF back) yang cukup, dan ketika beban tidak lagi menjadi penahan pada poros motor, angker akan mulai berputar lebih cepat dan lebih cepat. Ini akan terus meningkatkan kecepatan rotasi sampai beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi. Ketika angker berputar dalam kecepatan sangat tinggi dan tidak terkendali, motor tidak akan dapat bertahan dan akan mengalami kerusakan parah. Kondisi seperti ini disebut pelarian(runaway). Dan karena itulah mengapa motor DC seri harus memiliki beberapa jenis proteksi pelarian (runaway protection). Sebuah saklar sentrifugal dapat dihubungkan ke motor untuk memutus daya(de-energy) kumparan starter motor jika rpm motor melebihi batas yang telah ditetapkan. Proteksi dengan sensor juga dapat dilakukan untuk memutus daya rangkaian jika arus drop atau menurun sementara tegangan penuh tetap mengalir pada motor. Bagian paling penting untuk diingat tentang motor seri adalah hal sulit untuk mengontrol rpm atau kecepatan dengan cara eksternal karena kecepatannya tergantung atau ditentukan dari ukuran beban. (Dalam beberapa motor seri yang lebih kecil, kecepatan dapat dikontrol dengan memasang rheostat secara seri dengan tegangan suplai untuk mengontrol tegangan yang masuk ke motor dengan cara resistansi).

Gambar kurva dibawah ini menunjukkan hubungan antara kecepatan motor seri dengan arus dinamo. Dari gambar ini bisa terlihat ketika arus rendah, kecepatan motor akan maksimum. Dan ketika arus meningkat, kecepatan motor akan menurun. Dari kurva ini juga dapat dilihat bahwa motor seri ini akan mengalami runaway atau pelarian (kecepatan meningkat tak terkendali) jika arus dinamo turun menjadi nol. (penting untuk diingat bahwa motor DC yang lebih besar yang biasa digunakan di industri, dalam setiap kerugian gesekan yang terjadi akan sedikit membatasi kecepatan tertinggi).

Hubungan antara kecepatan motor seri dengan arus angker/armature

Membalik putaran motor DC seri (forward reverse)

Arah putaran motor seri ini dapat diubah atau dibalik dengan merubah polaritas salah satu gulungan baik itu angker atau gulungan medan. Penting untuk diingat bahwa jika anda hanya mengubah polaritas tegangan, maka itu sama saja dengan mengubah polaritas dari kedua gulungan (angker dan medan) dan arah putaran motor akan tetap sama.

Diagram forward reverse motor seri

Karena hanya polaritas satu gulungan yang dibalik, gulungan angker/armature yang biasanya dibalik karena lebih mudah hanya dengan membalik polaritas sikat(brush). Membalik putaran motor biasanya juga dengan mengubah kabel sehingga polaritas gulungan angker berubah dan arah putaran motor juga berubah. Pada gambar diagram dibawah ini terlihat terminal angker ditandai dengan A1 dan A2 sedangkan terminal medan ditandai dengan S1 dan S2.

Rangkaian kontrol dan daya motor seri forwar reverse

Dari gambar diagram diatas terlihat ketika motor berputar maju(forward), kontak F menutup dan kontak R tetap terbuka, sehingga menghubungkan catu daya positif dengan terminal angker A1 dan terminal angker A2 terhubung dengan terminal medan S1 dimana ujung terminal yang satunya (S2) terhubung dengan catu daya negatif. Sedangkan ketika motor berputar mundur (reverse), kontak R menutup dan kontak F terbuka, sehingga membalik polaritas angker, dimana A2 kini terhubung dengan catu daya positif dan A1 terhubung dengan terminal medan S1-S2 yang terhubung dengan catu daya negatif. Dan dari rangkaian diagram kontrolnya terlihat sama saja dengan diagram kontrol forward reverse biasanya. Untuk yang belum mengerti tentang diagram kontrolnya bisa mempelajari artkel saya sebelumnya tentang “Membalik arah putaran motor 3 fasa (forward reverse)”.

Baca juga artikel saya selanjutnya “Membalik arah putaran motor capasitor”

#semoga bermanfaat#

Tweet

Subscribe to receive free email updates: