Motor DC : Pengertian, Prinsip Kerja, Komponen, Kelebihan dan Jenisnya

Dalam dunia elektronika, pasti Anda sudah mengetahui tentang motor listrik bukan? Bagi Anda anak teknik pasti sering kali berkutat di bidang motor listrik ini. Motor listrik merupakan suatu alat yang sering digunakan untuk mengubah suatu energi listrik menjadi energi mekanik.

Lalu apa perbedaannya motor listrik dengan dinamo atau generator? Dinamo dan generator merupakan suatu alat untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Dari penjelasan tersebut maka motor listrik dan dinamo sungguh berbeda karena berbalikan fungsi.

Motor listrik ini sebenarnya sering kali berada di sekitar kita karena sebagai penggerak atau alat elektronik dengan pasokan listrik yang diterimanya. Contoh nyata yang ada di sekitar kita adalah peralatan elektronik seperti kipas angin, pompa air, mesin cuci dan lain sebagainya.

Dengan menggunakan motor listrik, Anda dapat menjalankan berbagai jenis alat sehingga dapat digunakan dengan baik. Alat akan bergerak sesuai dengan aliran listriknya sehingga bisa membantu berbagai permasalahan pada berbagai masyarakat.

Motor listrik ini dibagi menjadi dua jenis yaitu motor AC dan juga motor DC. Namun, pada kali ini akan kita bahas secara lengkap mengenai motor DC terlebih dahulu. Kita bahas secara lengkap mengenai motor DC sehingga lebih mudah dimengerti.

Pembahasannya cukup lengkap dari mulai pengertian, bagaimana cara kerjanya, apa saja komponen utama motor DC, apa saja kelebihannya, dan apa saja jenis-jenisnya. Penjelasan-penjelasan tersebut dirangkum sedemikian rupa sehingga akan memudahkan Anda dalam memahaminya. 

Berikut merupakan penjelasan lengkapnya:

Apa Itu Motor DC?

Yang pertama harus diketahui adalah pengertian dari motor listrik DC itu sendiri. Anda perlu tahu karena hal ini sebagai dasar jika Anda ingin belajar lebih lanjut di bawah. Tanpa tahu apa pengertiannya, pasti Anda akan bingung dalam memilih ilmu yang benar-benar dituliskan.

Motor DC atau bisa juga disebut sebagai motor listrik DC merupakan salah satu jenis alat yang dapat mengubah suatu arus listrik menjadi energi mekanik sehingga dapat menggerakkan beberapa benda. Lalu apa bedanya dengan pengertian motor listrik itu sendiri?

Sebelumnya, Anda perlu mengetahui terlebih dahulu apa itu DC. DC merupakan singkatan dari Direct Current yang merupakan salah satu jenis arus listrik yang searah. Jadi, DC merupakan sebutan dari arus listrik yang bergeraknya searah dan bukan bolak-balik.

Lalu apa motor DC tersebut? Motor listrik DC merupakan salah satu jenis motor listrik yang mana untuk mengubah suatu energi listrik menjadi energi mekanik maka Anda perlu menggunakan arus listrik searah atau DC.

Seperti dengan namanya yaitu motor DC, alat ini perlu dua terminal dan harus mendapatkan tegangan arus listrik searah untuk dapat menggerakkan suatu benda. Untuk penggunaannya tentu hanya digunakan pada perangkat yang menggunakan arus DC yaitu kipas listrik, bor, dan lainnya.

Dalam aktivitasnya, motor DC ini mengubah listrik menjadi energi mekanik karena melakukan sejumlah putaran yang biasa dihitung dalam waktu satu menit. Istilahnya adalah RPM yaitu Revolution per minute. Mungkin bagi Anda sudah tidak asing lagi bukan dengan RPM ini?

RPM merupakan ukuran jumlah putaran per menit. Jadi, dalam satu menit harus dihitung berapa putaran yang bisa dihasilkan. Jika sudah ditemukan nilainya maka satuannya adalah RPM. Sampai di sini pasti sudah mengetahui bukan apa itu RPM?

Putaran yang dihasilkan ini dapat berputar baik searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam. Perlawanan arah jarum jam ini dapat disebabkan karena perubahan terhadap polaritas dari motor listrik tersebut. Jika dibalik maka energi yang dihasilkan tentu juga akan terbalik.

Motor Listrik DC ini memiliki berbagai bentuk dan juga ukuran dari RPM itu sendiri. Biasanya, motor listrik DC ini akan memberikan kecepatan berputar sampai sekitar 3000 r.p.m. bahkan ada yang sampai 800 r.p.m. Dengan putaran tersebut akhirnya tegangan yang dihasilkan juga beragam.

Tegangan yang dihasilkan sesuai dengan seberapa banyak rotasinya. Biasanya dapat menghasilkan tegangan sekitar 1,5 Volt sampai 24 Volt. Jumlah dari banyak sedikitnya perputaran juga sangat dipengaruhi oleh arus listrik yang diterima. Jika besar maka putarannya juga akan lebih besar.

Namun, apabila energi listrik yang digunakan melebihi tegangan operasional yang ditentukan (lebih dari 30%) maka motor DC akan mengalami gesekan yang sangat cepat sehingga menjadi panas. Jika panas berlebihan maka yang terjadi adalah kerusakan dari mesin tersebut.

Sebaliknya, jika Anda merendahkan aliran arus listrik maka yang terjadi putarannya juga akan lebih sedikit tetapi juga ada batasnya. Apabila tegangan listrik yang diberikan kurang dari 50% dari tegangan operasionalnya maka tidak akan ada perputaran lagi alias mesinnya akan mati.

Kemampuan dari motor listrik DC ini juga sangat dipengaruhi oleh beban. Pada saat motor DC tanpa diberikan beban maka hanya diperlukan arus listrik yang sedikit saja. Tetapi jika ada bebannya maka arus listrik yang diberikan harus ditingkatkan, bahkan bisa sampai 1000% sesuai jenis beban.

Oleh karena itu, biasanya produsen dari motor listrik DC ini akan memberikan stall current yang merupakan tingkat arus listrik yang ada saat poros pada motor DC mengalami kematian akibat sudah mencapai beban yang maksimal.

Prinsip Kerja Motor Listrik DC

Setelah mengetahui selengkapnya mengenai motor listrik DC. Maka selanjutnya akan kita bahas mengenai berbagai prinsip dalam cara kerja motor listrik DC itu sendiri dan akan lebih mudah karena Anda sudah mendapatkan sedikit gambaran pada pembahasan mengenai pengertiannya.

Sebelum mengarah pada prinsipnya, Anda perlu tahu beberapa bagian di dalam motor DC ini agar lebih mudah paham. Kerja motor DC ini dipengaruhi oleh dua bagian utama. Dua bagian tersebut disebut dengan stator dan rotor. 

Strator merupakan salah satu bagian dari motor yang tidak berputar atau statis (diam). Bagian ini terdiri dari rangka dan juga kumparan medan. Lalu, rotor merupakan bagian yang berputar atau berotasi. Bagian ini terdiri dari kumparan jangkar.

Dua bagian tadi masih dapat dibagi kembali menjadi beberapa komponen yaitu yoke / kerangka magnet, pales / kutub motor, armature winding / kumparan jangkar, field dinding / kumparan medan magnet, brussel / sikat arang, dan komutator / Komutator.

Nah, untuk prinsipnya adalah dengan menggunakan metode elektromagnet yang memiliki aturan dalam penciptaan gerakan yaitu saat arus listrik diberikan di kumparan maka permukaan kumparan yang sifatnya utara menjadi berhadapan dengan magnet berkutub selatan, begitu juga sebaliknya.

Sedangkan untuk membuat alat ini digunakan dua magnet yang saling berhadapan baik kutub selatan maupun kutub utara sehingga kumparan akan ditarik dari satu magnet ke magnet yang lain dan akan menimbulkan suatu pergerakan yang tidak dapat berhenti.

Jika ingin mengubah arah perputaran kumparan, maka Anda perlu melakukan perubahan terhadap arus listrik yang diberikan. Dengan perubahan ini maka yang sebelumnya kutub utara menjadi kutub selatan, yang sebelumnya kutub selatan menjadi kutub utara.

Pada perpindahan kutub ini terjadi suatu keadaan di mana magnet menjadi satu kutub yang sama yaitu keduanya sama-sama memiliki kutub selatan atau pun utara. Pada saat seperti ini maka akan terjadi gaya tolak menolak sehingga kumparan akan berputar dengan arah yang berbeda.

Selanjutnya, kubu pada magnet akan beralih kembali menjadi utara dan selatan sehingga kumparan berputar kembali dan terus menerus akan berulang. Perulangan perputaran ini akan berhenti jika arus listrik yang diberikan juga dihentikan.

Komponen Utama Motor Listrik DC

Setelah membahas mengenai pengertian dan juga prinsip kerjanya, maka selanjutnya kita akan membahas mengenai komponen yang paling utama pada motor DC. Motor listrik DC ini terdiri dari 3 bagian yaitu kutub medan magnet, kumparan, dan komutator. Berikut penjelasannya secara lengkap:

• Kutub Medan Magnet

Komponen yang harus ada dalam motor DC adalah kutub medan magnet. Sebenarnya ini sudah sangat jelas karena sudah dibahas di bagian atas akan tetapi tidak ada salahnya untuk membahas lagi lebih detail. Kutub medan magnet sebagai stasioner karena hanya diam saja.

Seperti yang dikatakan di atas bahwa dalam prinsip kerja dari motor DC itu adalah dengan menggunakan fenomena elektromagnetik yang mana tentunya menggunakan magnet sebagai salah satu komponennya.

Magnet yang digunakan merupakan magnet dengan kutub utara dan juga kutub selatan. Kedua kutub yang berbeda ini jika dihadapkan maka akan menimbulkan suatu reaksi sehingga dapat memutar kumparan yang telah dipasang di motor listrik DC.

Reaksi yang terjadi dapat menggerakkan kumparan menjadi memutar pada suatu ruang di antara dua kubu magnet tersebut. Untuk penggunaan pada motor DC yang ukurannya besar maka diperlukan lebih dari satu sistem elektromagnetiknya.

• Kumparan Motor Listrik DC

Jika kutub medan magnet merupakan salah satu komponen yang statis dan mengandalkan gaya magnetnya, maka kumparan merupakan salah satu komponen yang bergerak yang diakibatkan oleh kutub magnet itu sendiri. kumparan ini juga sangat sering disebut dinamo.

Kumparan akan bergerak terus menerus dengan gerakan memutar saat terkena gaya magnetik yang diberikan oleh kedua kutub medan magnet. Kumparan yang memutar secara terus menerus dapat menggerakkan beban secara keseluruhan.

Kumparan untuk motor DC ini memiliki bentuk berupa silinder. Kumparan dihubungkan degan menggunakan as penggerak untuk menggerakkan beban yang akan digerakkan. Benda ini akan berputar karena ada daya tarik antara kedua belah kutub atau bisa juga berhadapan kutub yang sama sehingga berbalikan arah dan perputarannya juga terbalik.

• Commutator Motor Listrik DC

Komponen utama yang selanjutnya adalah commutator motor DC. Komutator merupakan salah satu alat yang paling penting dalam motor DC sehingga diperlukan suatu perhatian yang cukup besar. Komutator ini bisa memberikan isyarat jika ada kerusakan juga.

Komutator ini memiliki fungsi untuk mengembalikan arus listrik di dalam kumparan motor DC. salah satu komponen ini dapat berfungsi sebagai membantu suatu transmisi arus listrik dari sumber daya, kumparan, dan juga motor DC.

Sebenarnya komutator ini memiliki fungsi juga sebagai salah satu kontak geser antara carbon brush dengan amature, selain itu juga berfungsi sebagai sakelar karena menjadi pembalik arus listrik karena pada ujung amature coil melewati brush maka komutator mengubah arusnya.

Kelebihan dari Motor Listrik DC

Kelebihan menggunakan motor DC dibandingkan yang lain adalah dalam hal pengendalian kecepatan dari pergerakan motor DC itu sendiri, sama sekali tidak berpengaruh pada kualitas pemasukan dayanya. Motor DC dapat dikendalikan untuk mengatur kesempatan dengan menggunakan dua cara.

Cara yang pertama adalah dengan menggunakan atau mengatur tegangan kumparan motor DC sehingga akan meningkatkan tegangan motor DC dan meningkatkan kecepatan. Yang kedua adalah mengubah arus medan, dengan menurunkan arus medan maka akan mempercepat gerakan.

Selain kelebihan di atas, motor listrik DC yang satu ini juga memberikan manfaat yang lainnya yaitu dengan tersedianya berbagai jenis ukuran sehingga Anda lebih mudah menyesuaikan dengan keadaan. Akan tetapi lebih baik jangan terlalu senang terlebih dahulu.

Penggunaan motor DC ini umumnya dibatasi dalam penggunaannya secara sangat rendah sampai sedang, Penggunaan motor DC dengan kecepatan yang rendah hingga sedang sering kali mengalami berbagai jenis masalah.

Masalah tersebut ialah terjadinya perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Selain karena dapat menyebabkan perubahan arus, penggunaan motor listrik DC tersebut dibatasi karena memiliki risiko percikan api yang lebih besar pada bagian brush.

Oleh karena itu, pembatasan dilakukan hanya dapat digunakan pada tempat yang benar-benar bersih dan tidak membahayakan. Karena jika sampai terjadi sesuatu maka akan berakibat sangat fatal dan lebih merugikan.

Motor listrik DC ini juga umurnya lebih mahal dibandingkan dengan motor listrik AC. Hal ini juga sangat berpengaruh terhadap kaitannya mengenai kecepatan, flux medan, dan juga kumparan motor DC itu sendiri.

Namun, walaupun sebenarnya dikatakan bahwa motor listrik DC ini lebih mahal, akan tetapi untuk sistem kontrolnya malah lebih murah dan lebih sederhana untuk dilakukan. Untuk penggunaan yang berdaya rendah, penggunaan Motor DC merupakan salah satu hal murah walaupun ada pembatasan.

Dalam penggunaannya pula, Anda perlu juga untuk melakukan perawatan yang ekstra agar motor DC tersebut awet. Anda perlu membersihkan berbagai peralatan dengan motor DC karena seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa motor DC harus dalam keadaan yang selalu bersih.

Kelebihan yang selanjutnya adalah motor listrik DC ini memiliki dua jenis yang dapat digunakan sebagai pilihan. Salah satu jenisnya pun juga masih dibagi-bagi lagi sehingga Anda dapat memenuhi kebutuhan yang seharusnya dengan jenis yang tertentu.

Jenis-jenis Motor Listrik DC

Seperti yang telah dijelaskan di bagian atas bahwa Motor Listrik DC ini memiliki dua jenis yang berbeda di mana salah satu jenisnya juga terdiri dari beberapa bagian yang lain. Jenis motor DC ini adalah yang menggunakan sumber daya terpisah dan juga menggunakan daya sendiri.

Sangat penting bagi Anda untuk mengetahui berbagai jenis dari motor DC agar Anda menjadi lebih terbuka wawasannya dalam bidang elektronika yang satu ini. Oleh karena itu, di bawah ini akan dijelaskan secara rinci mengenai berbagai jenis motor DC tersebut:

• Motor Listrik DC Sumber Daya Terpisah (Searately Excited DC Motor)

Pertama, adalah motor DC dengan sumber daya yang terpisah. Penggunaan jenis motor DC dengan sumber daya terpisah maka sudah jelas sumber arus listrik yang digunakan merupakan dari pihak ketiga atau pihak luar.

Jenis ini memiliki beberapa kelebihan diantaranya adalah memiliki kecepatan dan juga torsi beban yang sangat mudah untuk dikendalikan dan juga arus akan eksitasinya sama sekali tidak bergantung pada arus jangkar.

Untuk kekurangannya sendiri juga sudah sangat jelas sebab penggunaannya perlu menggunakan dua buah sumber DC yang berbeda satu dengan yang lainnya sehingga dapat menjalankan suatu beban.

Jenis yang satu ini menggunakan sumber dari daya yang terpisah dengan lilitan jangkar dan lilitan medan sehingga terbentuk suatu lilitan medan elektrik yang dapat terpisah satu sama lain.

Dengan jenis dan cara ini maka arus jangkar dan arus medan tidak akan saling mengganggu sebab sumbernya yang berbeda. Namun bisa juga digunakan sebagai pelajaran bahwa total daya input-nya sama dengan daya input-nya.

• Motor Listrik DC Sumber Daya Sendiri (Self Exicited DC Motor)

Jenis atau tipe yang lainnya adalah dengan menggunakan motor DC yang dapat Anda isi sendiri sumber dayanya sendiri. Pada jenis ini, ada lilitan armature yang terhubung dengan sumber yang suplai sumber daya. 

Motor listrik DC ini dapat dihubungkan dengan siri-paralel dengan menggunakan kumparan angker atau biasa disebut dengan armature. Dari sisi seri-paralel ini maka motor DC menjadi 3 jenis lagu yaitu:

• Motor Listrik DC Tipe Shunt (Shunt DC Motor)

Jenis yang pertama adalah tipe shunt. Tipe yang satu ini memiliki rangkaian kumparan medannya dihubungkan dengan menggunakan sistem paralel dengan kumparan angker atau armature winding.

Tipe yang satu ini merupakan tipe motor DC yang paling banyak digunakan karena model ini memiliki kecepatan yang paling kontan walaupun sering terjadi adanya perubahan beban sehingga membuat kecepatannya berkurang setelah mencapai torsi tertentu.

Karena tipe yang satu ini menggunakan sistem pemasangan secara paralel dalam pemasangan kumparan medan dan kumparan angker maka total dari arus listrik yang dihasilkan lebih mudah untuk dihitung.

Cara menghitungnya adalah dengan menjumlahkan arus yang melalui kumparan medan dengan arus yang melalui kumparan angker maka Anda akan menemukan jumlah arus listrik yang sebenarnya.

Untuk kecepatan dari motor DC ini sendiri sangat mudah untuk dikendalikan. Caranya adalah dengan memasang sebuah resistor yang disusun secara seri dengan kumparan medan atau disusun seri bersama dengan kumparan angker.

Apabila resistor dipasang secara seri bersama dengan kumparan medan maka kecepatannya kan lebih mudah turun dan berkurang. Namun, jika Anda memasangkan secara seri resistor dengan kumparan angker maka kecepatannya akan bertambah.

• Motor Listrik DC Tipe Seri (Series DC Motor)

Jenis yang kedua adalah motor DC tipe seri yang merupakan salah satu tipe yang memberikan kecepatan motor yang sama antara yang ada di kumparan medan maupun yang berada pada kumparan angker.

Motor DC dengan tipe seri ini menggunakan rangkaian kumparan medan dan kumparan angkernya dihubungkan secara seri. Oleh karena itu hasil dari arus yang digunakan akan sama antara satu kumparan dengan kumparan yang lainnya.

Kecepatan dari motor DC ini akan berangsur-angsur berkurang tergantung dengan penambahan beban yang diberikan pada motor tersebut. Walaupun kecepatannya berkurang saat diberikan beban, motor wajib diberikan beban.

Penggunaan motor DC tipe seri ini perlu diberikan beban yang sesuai dengan alatnya. Jika tidak maka perputaran motor DC ini akan sangat liar dan cepat sekali bahkan bisa jadi sampai tidak bisa dikendalikan kembali.

• Motor Listrik DC Tipe Gabungan (Compound DC Motor)

Jenis yang ketiga adalah Motor DC dengan tipe gabungan. Sama seperti dengan namanya, jenis ini merupakan jenis yang bisa menggabungkan antara motor DC untuk tipe shaunt maupun untuk tipe motor DC seri.

Dengan menggabungkan dua tipe yang berbeda maka sudah dipastikan bahwa ini lah yang menjadi cara yang terbaik karena bisa mengambil kelebihan dan mengurangi kesalahan dalam pembuatan motor DC.

Pada tipe ini ada dua gabungan dari dua medan yaitu kumparan medan dan kumparan angker dipasang secara paralel dan juga seri sekaligus sehingga disebut dengan gabungan atau dalam bahasa inggrisnya adalah compound.

Dari perpaduan dua gabungan maka motor listrik DC yang satu ini menjadi memiliki karakteristik yang mirip dan menyerupai motor DC seri yang memiliki torsi awal yang sangat tinggi dan juga kecepatannya konstan ala tipe shunt.

Untuk motor DC gabungan ini sebenarnya masih dapat dibedakan menjadi dua jenis lainnya yang lebih rinci yaitu long shunt compound DC Motor dan juga short shunt compound DC Motor.

Pada tipe long shunt compound DC motor memiliki rangkaian yang cukup sederhana yaitu kumparan medan yang digunakan dihubungkan secara paralel bersama dengan kumparan angkernya. 

Sedangkan untuk tipe short shunt compound DC motor kumparan medannya dihubungkan secara paralel dengan kombinasi dari kumparan medan seri yang digabungkan dengan kumparan angker.

Kesimpulan

Setelah membaca beberapa penjelasan di atas maka dapat ditarik suatu kesimpulan apabila Motor listrik DC ini menjadi salah satu alat yang bisa mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang mana dapat menggerakkan suatu benda bahkan dengan beban.

Motor listrik DC merupakan salah satu jenis motor listrik yang menggunakan arus DC atau arus listrik searah untuk menjalankan perputaran kumparan sebagai energi mekanik. Penggunaan motor DC ini sangat memanfaatkan terjadinya fenomena elektromagnetik yang sangat membantu.

Motor listrik DC ini memiliki prinsip kerja dengan cara elektromagnetik sehingga sangat berkaitan dengan penggunaan magnet sebagai salah satu alat yang bisa menggerakkan kumparan yang mana kumparan tersebut lah yang akan dibebani dan harus sanggup dalam melakukan hal yang diinginkan.

Komponen yang paling utama harus Anda pelajari adalah kutub magnet, kumparan, dan juga komutator. Tiga komponen tersebut merupakan hal yang sangat penting dan harus ada pada setiap rangkaian motor DC baik dalam bentuk yang besar maupun dalam bentuk yang kecil.

Banyak orang menggunakan motor DC ini karena memiliki banyak kelebihan. Namun yang paling utama adalah motor DC ini sangat mudah untuk diatur dalam kecepatan perputarannya sehingga banyak dipilih walaupun tentu ada sisi kekurangannya tetapi tidak mengapa.

Untuk jenisnya, pada dasarnya ada dua yaitu yang menggunakan sumber daya dari pihak ketiga dan ada juga yang menggunakan sumber daya sendiri. Dan untuk sumber daya sendiri ini masih dibagi pula menjadi 3 yaitu tipe shunt, seri, dan yang kedua gabungan dari keduanya.

Semua jenis motor DC memiliki kelebihan sendiri-sendiri serta juga pasti memiliki kelemahan pula. Setiap jenisnya juga perlu disesuaikan dengan kebutuhan sehingga tidak boleh asal sama sekali sebab pasti ada resiko dibalik itu semua.

Penutup

Dari beberapa penjelasan di atas maka Anda dapat memahami dengan mudah mengenai motor DC. Semoga informasi di atas bisa mudah dipahami dan bermanfaat bagi Anda!