Apa itu Motor Histerisis: Konstruksi, Prinsip Kerja & Aplikasinya

Sebuah motor adalah perangkat listrik di mana input yang diberikan dalam bentuk listrik seperti arus atau tegangan dan output yang diperoleh dalam bentuk mekanik seperti torsi atau kekuatan.

Motor listrik digolongkan menjadi dua jenis yaitu motor DC seperti Brushless & Brushed dan motor AC seperti motor AC sinkron dan motor AC Asinkron.

Motor sinkron diklasifikasikan menjadi dua jenis seperti Nonexcited (Reluktansi & Histerisis) dan Direct Current Excited. Motor AC asinkron adalah Induksi dan Komutator.

Motor histerisis adalah subklasifikasi motor sinkron, motor ini terutama digunakan dalam lingkungan operasi tanpa suara dengan kecepatan konstan. Beberapa penerapan motor histerisis adalah rekaman suara dan eksperimen penghasil suara seperti jam listrik, perekam kaset, pemutar rekaman, dll.

Apa itu Motor Histerisis?

Definisi: Motor histerisis bekerja berdasarkan prinsip kerugian histerisis (kerugian yang terjadi karena magnetisasi dan demagnetisasi material tergantung pada arah aliran arus). Ini dapat dioperasikan baik menggunakan satu fasa atau tiga fasa dan dalam lingkungan operasi yang tidak bersuara, ia mempertahankan kecepatan yang konstan.

Torsi yang dihasilkan pada motor disebabkan oleh histerisis dan arus eddy yang diinduksi oleh belitan stator. Ada 4 jenis motor histerisis yaitu

Jenis silinder
Jenis disk (piringan / cakram)
Jenis bidang-Lingkaran
Jenis bidang-Aksial

Fitur Konstruksi Motor Histerisis

Bagian utama motor histerisis adalah stator dan rotor, stator mirip dengan motor satu fasa atau tiga fasa (menggunakan gulungan seimbang tiga fasa). Dimana motor satu fasa diklasifikasikan menjadi dua jenis tipe shaded pole dan tipe kapasitas split permanen.

Kelebihan dari motor tipe shaded pole adalah menempati area yang lebih sedikit dan membutuhkan biaya yang lebih sedikit, tetapi kelemahanya adalah torsi yang dihasilkan tidak seragam sehingga menyebabkan operasi yang bising.
Dengan menggunakan rotor tipe kapasitif split, suplai keseimbangan dua fasa disediakan, yang menghasilkan torsi seragam dengan operasi tanpa suara. Tetapi kerugiannya adalah menempati lebih banyak area dan biayanya tinggi.

Rotor terbuat dari bahan histerisis, berisi sejumlah cincin histerisis (terbuat dari krom keras atau kobalt atau baja) yang memiliki loop histeresis yang sangat besar. Ini digunakan untuk mengurangi kerugian arus eddy.

Karena memiliki bobot yang lebih besar untuk mengatasi kerugian ini, kami menggunakan bahan non-magnetik (juga dikenal sebagai laba-laba) yang terbuat dari aluminium, yang terdapat di bagian tengah motor.

Keuntungan utama dari bahan non-magnetis ini adalah meringankan bobot rotor, dengan meningkatkan kecepatan motor dan mengurangi nilai inersia.

Prinsip Kerja Motor Histerisis

Motor histerisis start seperti motor induksi satu fasa dan berjalan seperti motor sinkron, dapat diamati dari kondisi berikut ini.

Kondisi Mulai (Starting)

Ketika suplai AC diberikan ke stator, medan magnet yang dihasilkan baik pada belitan utama dan belitan bantu motor adalah dari medan magnet berputar konstan.

Awalnya, rotor memulai dengan torsi arus eddy dan kemudian mencapai torsi histerisis. Setelah mencapai sinkronisasi, stator membuat rotor menjadi sinkron di mana torsi akibat arus eddy adalah nol.

Kondisi Berjalan Stabil

Pada kondisi berjalan stabil (atau kondisi sinkron ) stator menginduksi kutub pada rotor, dimana efek histerisis yang dihasilkan pada rangkaian akan membuat fluks rotor tertinggal di belakang fluks stator pada sudut α. Dimana α adalah sudut antara medan magnet stator dan rotor (BS dan BR).

Oleh karena itu, rotor mengalami tarikan ke arah stator yang berputar, dengan torsi yang disebut torsi histerisis, yang tidak bergantung pada kecepatan rotor (semakin tinggi magnet sisa, semakin tinggi torsi histeresis). Kehadiran retentivitas tinggi memungkinkan motor beroperasi baik dengan kecepatan sinkron atau beroperasi secara normal.

Persamaan Torsi Histerisis pada Motor Hysteresis

Persamaan arus Eddy diberikan sebagai

P_e = k_e f_e^e B^e ..... 1

Dimana

k_e = konstan
f_e = frekuensi arus eddy
B = kerapatan fluks

Kita tahu bahwa f_e = sf₁ ..... 2

S = slip, f1 = frekuensi stator

Oleh karena itu P_e = k_e s² f₁^e B²..... 3

Persamaan torsi diberikan oleh

Ґ_e = p_e m / s w_s ..... 4

Ґ_e = k' s ..... 5

Dimana torsi berbanding terbalik dengan slip, yang berarti ketika kecepatan rotor meningkat nilai torsi berkurang dan juga jika kecepatan motor mencapai kecepatan sinkron maka slip dan torsi menjadi nol.

Dimana k'= k_e f₁² B² / w_s= konstan

Kehilangan Daya Hysteresis dan Ph di Histerisis Motor

Kerugian hysteresis diberikan oleh

P_h = k_h f₂ B^1.6 ..... 6

Atau

P_h = k_h f₁ B^1.6 ..... 7

Torsi karena hysteresis diberikan oleh

Ґ_h = p_h /s w_s = k_h f₁ B^1.6/ w_s = k '' = konstan ..... 8

Kita dapat mengamati dari persamaan di atas bahwa jika torsi yang berkembang karena kehilangan histerisis tetap konstan hingga torsi mencapai titik breakdown, dan pada kecepatan sinkron, torsi menjadi nol.

Ph dalam Histerisis Motor

Kehilangan histerisis yang dihasilkan pada motor berbanding lurus dengan luas penampang di bawah kurva hysteresis. Dimana kerugian ini dihamburkan dalam bentuk panas. Kerugian dapat diturunkan dari persamaan berikut,

Energi yang hilang di rotor diberikan sebagai

W = N_s E_h (E_h = kerugian hysteresis per putaran) ..... 9

Dimana daya dihamburkan dalam bentuk panas yang diberikan oleh

P_h = W/t = N_s E_h / 60 ………… 10

Tenaga mekanik yang menggerakkan rotor diberikan oleh

P_h = 2Π N_s T_h / 60 …… 11

Saat menyamakan kekuatan yang kita dapatkan

2Π N_s T_h / 60 = N_s E_h / 60 ..... 12

T_h = rotor yang diberikan torsi [Nm]; E_h = energi histerisis.

Karakteristik Kecepatan Torsi Motor Histerisis

Karakteristik Kecepatan torsi motor histerisis dapat dijelaskan menggunakan grafik berikut, dimana sumbu x mewakili torsi dan sumbu y mewakili kecepatan.

karakteristik-torsi-kecepatan- motor-histerisis

Torsi (start dan running) yang dihasilkan motor ini kira-kira sama.
Torsi yang dihasilkan oleh motor histerisis pada kecepatan sinkron adalah konstan.
Rotor, torsi awal dan torsi tarik keluar sama pada kondisi ini. Karenanya motor beroperasi tanpa suara dengan kecepatan konstan.

Kelebihan

Berikut ini adalah kelebihan dari motor histirisis

Tidak adanya getaran mekanis
Ini beroperasi tanpa suara
Sangat cocok untuk mempercepat beban inersia

Kekurangan

Berikut ini adalah kekurangan dari motor histerisis

Output yang diperoleh adalah ¼ kali motor induksi
Berukuran kecil
Torsi lebih sedikit

Aplikasi

Berikut ini adalah penerapan motor histerisis

Rekam pemain
Jam listrik
Perangkat pengaturan waktu, dll.

Pertanyaan

1). Apa kerugian histerisis?

Ini adalah kerugian yang terjadi karena magnetisasi dan demagnetisasi material tergantung pada arah aliran arus.

2). Apa itu motor Schrage?

Motor Schrage adalah motor komutator polifase yang karakteristiknya dihaluskan, di mana rotor memiliki dua gulungan, satu terhubung ke suplai dan satu lagi ke komutator.

3). Apa yang menyebabkan histerisis?

Ini disebabkan karena magnetisasi dan demagnetisasi material tergantung pada arah aliran arus.

4). Apa itu motor keengganan sinkron?

Ini adalah motor sinkron AC yang mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik

5). Apa prinsip motor histerisis?

Motor histerisis bekerja berdasarkan prinsip kerugian histerisis (kerugian yang terjadi karena magnetisasi dan demagnetisasi material tergantung pada arah aliran arus).

Motor adalah perangkat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Artikel ini mengulas motor histerisis sinkron yang bekerja berdasarkan prinsip kehilangan hysteresis.

Torsi yang dihasilkan tetap konstan sebelum mencapai kecepatan sinkron dan menjadi nol setelah mencapai kecepatan sinkron. Kerugian hysteresis adalah area di bawah kurva BH. Torsi (start dan running) yang dihasilkan motor ini kira-kira sama. Keuntungan utamanya adalah ia beroperasi tanpa suara.

Belajar Elektronika