Mengatur Kecepatan dengan Field

Mengatur Kecepatan dengan Field 

Berdasarkan persamaan di atas kita juga dapat memvariasikan kecepatan motor dc dengan memvariasikan field flux Φ. Tegangan armature Es tetap dijaga konstan agar numerator pada persamaan di atas juga konstan. Oleh sebab itu, kecepatan motor sekarang berubah perbandingannnya ke flux Φ; jika kita menaikkan fluxnya, kecepatan akan jatuh, dan sebaliknya. 

Metode dari speed control ini seringkali digunakan saat motor harus dijalankan diatas kecepatan rata-ratanya, disebut base speed. Untuk mengatur flux ( dan kecepatannya), kita menghubungkan rheostat Rf secara seri dengan fieldnya. 

Untuk mengerti metode speed control, pada gambar di atas awalnya berjalan pada kecepatan konstan. Counter-emf Eo sedikit lebih rendah dari tegangan suplai armature Es, karena penurunan IR armature. Jika tiba-tiba hambatan dari rheostat ditingkatkan, baik exciting current Ix dan flux Φ akan berkurang. Hal ini segera mengurangi cemf Eo, menyebabkan arus armature I melonjak ke nilai yang lebih tinggi. Arus berubah secara dramatis karena nilainya tergantung pada perbedaam yang sangat kecil antara Es dan Eo. Meskipun fieldnya lemah, motor mengembangkan torsi yang lebih besar dari sebelumnya. Itu akan mempercepat sampai Eo hampir sama dengan Es. 

Untuk lebih jelasnya, untuk mengembangkan Eo yang sama dengan fluks yang lebih lemah, motor harus berputar lebih cepat. Oleh karena itu kita dapat meningkatkan kecepatan motor di atas nilai nominal dengan memperkenalkan hambatan di dalam seri dengan field. Untuk shunt-wound motors, metode dari speed control memungkinkan high-speed/base-speed rasio setinggi 3 : 1. Range broader speed cenderung menghasilkan ketidakstabilan dan miskin pergantian. 

Di bawah kondisi-kondisi abnormal tertentu, flux mungkin akan drop ke nilai rendah yang berbahaya. Sebagai contoh, jika arus exciting dari motor shunt sengaja diputus, satu-satunya flux yang tersisa adalah remanent magnetism (residual magnetism) di kutub. Flux ini terlalu kecil bagi motor untuk berputar pada kecepatan tinggi yang berbahaya untuk menginduksi cemf yang diharuskan. Perangkat keamanan diperkenalkan untuk mencegah kondisi seperti pelarian. 

Shunt motor under load 

Mempertimbangkan sebuah motor dc berjalan tanpa beban. Jika beban mekanis tiba-tiba diterapkan pada poros, arus yang kecil tanpa beban tidak menghasilkan torsi untuk membawa beban dan motor mulai perlahan turun. Ini menyebabkan cemf berkurang, menghasilkan arus yang lebih tinggi dan torsi lebih tinggi. Saat torsi dikembangkan oleh motor adalah sama dengan torsi yang dikenakan beban mekanik, kemudian, kecepatan akan tetap konstan. Untuk menyimpulkan, dengan meningkatnya beban mekanis, arus armature akan naik dan kecepatan akan turun. 

Kecepatan motor shunt akan tetap relatif konstan dari tidak ada beban ke beban penuh. Pada motor yang kecil, itu hanya turun sebesar 10-15 persen saat beban penuh ditambahkan. Pada mesin yang besar, dropnya bahkan berkurang, sebagian ke hambatan armature yang paling rendah. Dengan menyesuaikan field rheostat, kecepatan harus dijaga agar benar-benar konstan sesuai dengan perubahan beban. 

Series motor 

Motor seri identik dalam kosntruksi untuk motor shunt kecuali untuk field. Field dihubungkan secara seri dengan armature, oleh karena itu, membawa arus armature seluruhnya. Field seri ini terdiri dari beberapa putaran kawat yang mempunyai penampang cukup besar untuk membawa arus. 

Meskipun kosntruksi serupa, properti dari motor seri benar-benar berbeda dari motor shunt/ Dalam notor shunt, flux Φ per pole adalah konstan pada semua muatan karena field shunt dihubungkan ke rangkaian. Tetapi motor seri, flux per pole tergantung dari arus armature dan beban. Saat arusnya besar, fluxnya besar dan sebaliknya. Meskipun berbeda, prinsip dasarnya dan perhitungannya tetap sama. 

Pada motor yang mempunyai hubungan seri jumlah arus yang melewati angker dinamo sama besar dengan yang melewati kumparan. Lihat gambar 9. Jika beban naik motor berputar makin pelan. Jika kecepatan motor berkurang maka medan magnet yang terpotong juga makin kecil, sehingga terjadi penurunan EMF. kembali dan peningkatan arus catu daya pada kumparan dan angker dinamo selama ada beban. Arus lebih ini mengakibatkan peningkatan torsi yang sangat besar. 

Catatan : 

Contoh keadaan adalah pada motor starter yang mengalami poling ( angker dinamo menyentuh kutub karena kurang lurus atau ring yang aus). Arus yang tinggi akan mengalir melalui kumparan dan anker dinamo karena kecepatan angker dinamo menurun dan menyebabkan turunnya EMF kembali. 

Gambar 9. Motor dengan kumparan seri. 

EMF kembali mencapai maksimum jika kecepatan angker dinamo maksimum. Arus yang disedot dari catu daya menurun saat motor makin cepat, karena EMF kembali yang terjadi melawan arus catu daya. 

EMF kembali tidak bisa sama besar dengan arus EMF. yang diberikan pada motor d.c., sehingga akan mengalir searah dengan EMF yang diberikan. 

Karena ada dua EMF. yang saling berlawanan EMF kembali menghapuskan EMF. yang diberikan, maka arus yang mengalir pada angker dinamo menjadi jauh lebih kecil jika ada EMF kembali. 

Karena EMF kembali melawan tegangan yang diberikan maka resistansi angker dinamo akan tetap kecil sementara arus angker dinamo dibatasi pada nilai yang aman. 

Pengereman Regeneratif 

Bagan rangkaian di bawah ini menjelaskan mengenai rangkaian pemenggal yang bekerja sebagai pengerem regeneratif. Vo hádala gaya gerak listrik yang dibangkitkan oleh mesin arus searah, sedangkan Vt hádala tegangan sumber bagi motor sekaligus merupakan batería yang diisi. Ra dan La masing-masing hádala hambatan dan induktansi jangkar. 

Gambar Bagan Pengereman Regeneratif 

Prinsip kerja rangkaian ini hádala sebagai berikut : 

Ketika saklar pemenggal dihidupkan, maka arus mengalir dari jangkar, melewati skalar dan kembali ke jangkar. Ketika sakalar pemenggal dimatikan, maka energi yang tersimpan pada induktor jangkar akan mengalir melewati dioda, baterai dengan tegangan Vt dan kembali ke jangkar. Analogi rangkaian sistem pengereman regeneratif dari gambar di atas dapat dibagi menjadi dua mode. Mode-1 ketika saklar on dan mode ke-2 ketika saklar off seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini. 

Gambar Rangkaian ekivalen untuk a) saklar on; b). Saklar off. 

dengan : 

Vo = gaya gerak listrik 

La = induktansi jangkar 

Ra = resistansi jangkar 

Vt = tegangan batería 

i1 = kuat arus jangkar ketika pemenggal on (arus tidak melewati baterai) 

i2 = kuat arus jangkar ketika pemenggal off ( arus melewati baterai) 

Sedangkan Gambar di bawah ini menunjukkan arus jangkar yang kontinyu dan yang tidak kontinyu. 

Gambar Arus Jangkar. a). Arus Kontinyu; b). Arus Terputus 

dengan: 

I1o = kuat arus jangkar saat pemenggal mulai on 

I2o = kuat arus jangkar saat pemenggal mulai off 

ton = lama waktu pemenggal on 

toff = lama waktu pemenggal off 

td = lama waktu dimana i2 tidak nol 

Tp = perioda pemenggal, Tp = ton + toff 

Karakteristik motor kompon 

Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dynamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin tinggi pula torque penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. 

Gambar Karakteristik Motor Kompon DC 

Pengereman pada motor 

Pengereman secara elektrik dapat dilaksanakan dengan dua cara yaitu secara: 

– Dinamis 

– Plugging