Bahan makalah aktuator
Download as docx, pdf0 likes710 views
Motor linear adalah motor listrik yang menghasilkan gerakan linear bukan rotasi. Ada dua jenis utama motor linear yaitu berkecepatan rendah dan berakselerasi tinggi. Motor linear berkecepatan rendah cocok untuk aplikasi transportasi seperti maglev, sedangkan berakselerasi tinggi biasanya digunakan untuk mempercepat objek ke kecepatan tinggi seperti senjata.
Bahan makalah aktuator
- 1. MOTOR LINEAR Motor Linear merupakansebuah motor listrik yang memiliki stator dan rotor membuka gulungan, sehingga bukannya menghasilkan rotasi tetapi menghasilkan linear . Banyak desain yang telah diajukan untuk motor linear, diantaranya dua kategori utama, low-percepatandan akselerasi tinggi-motor linear. Motor linear low-percepatanyang cocokuntuk keretamaglev dan aplikasi berbasis darat transportasi lain. Motor linear Tinggi percepatanya biasanya agak pendek, dan dirancang untuk mempercepat objekke kecepatan yang sangat tinggi, misalnya melihat coilgun . Motor dengan akselerasi tinggi biasanya digunakan untuk studi hypervelocity tabrakan, sebagai senjata , atau sebagai driver massa untuk populasi pesawat ruang angkasa. Jika berbicara tentang mesin DC maka pertama-tama yang harus diketahui adalah persamaan dasar tentang GGL induksi dan gaya yang yang dihasilkan oleh medan magnet. Berikut ini adalah persamaan tegangan yang diinduksikan didalam kumparan motor Dimana : v = kecepatan dari konduktor atau kumparan B = vektor dari densitas fluks l = adalah panjang dari konduktor pada persamaan diatas akan didapatkan tegangan induksi maksimum saat medan magnet dan arah vektor kecepatan saling tegak lurus dan panjang konduktor yang dilihat dari arah pergerakan kecepatan adalah maksimum atau garis normal dari konduktor sejajar dengan arah kecepatan. Berikut ini contoh dari sebuah konduktor yang bergerak pada suatu medan magnet
- 2. Pada gambar diatas terlihat bahwa arah kecepatan dan medan magnet membentuk sudut 90 yaitu pada kondisi maksimalnya dan pada bagian garis normal konduktor dan arah kecepatan membentuk sudut 30. Oleh karena itu pada persamaannya harus di cos 30. Tegangan yang diinduksikan pada pada konduktor yang bergerak pada suatu medan magnet adalah prinsip dasar dari semua jenis generator dan untuk sebab ini maka kejadian ini disebut generator reaction. Nah kan tadi dijelaskan pada mesin DC terdapat tegangan yang dihasilkan dari konduktor yang bergerak pada suatu medan magnet dimana itu adalah prinsip kerja dari generator, trus gimana dengan motor? oh ya mesin DC yang dimaksud disini bukan hanya generator DC tapi juga motor DC, disebut mesin DC karena motor dan generator DC adalah satu mesin yang sama. Perbedaannya hanya jika generator diputar akan menghasilkan listrik dan jika motor diberi listrik akan menghasilkan putaran atau torka. Nah kembali lagi tentang motor DC, pada motor DC jika arus diberikan pada motor DC maka akan dihasilkan torka atau putaran pada shaft motor. Persamaan yang berlaku disini adalah sebagai berikut Dimana : F = gaya induksi karena interaksi medan i = besar arus pada konduktor B = densitas fluks magnet Arah dari gaya yang berasal dari interaksi medan magnet dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan. Ada beberapa versi penentuan arah gaya dengan kaidah tangan kanan ini. Tapi yang sering gw gunain yaitu dengan 4 jari kecuali ibu jari menunjuk ke arah medan magnet, ibu jari kearah aliran arus listrik dan telapak tangan akan menunjukan arah gaya yang dihasilkan. Berikut ini adalah gambar gaya yang dihasilkan pada konduktor di sebuah medan magnet.
- 3. Setelah kedua prinsip kerja pada mesin DC, maka berikut ini adalah contoh dari mekanisme kerja mesin DC yang dijelaskan melalui mesin DC linier. Mesin DC linier ini adalah simplifikasi dari suatu mesin DC yang sebenarnya, Mesin DC linier hanya terdiri dari satu konduktor dan memiliki medan magnet yang homogen akan tetapi tetap memberlakukan kedua persamaan diatas. Berikut ini adalah mesin DC linier Selain hanya terdiri dari satu buah konduktor dengan diberi medan masuk kebidang, mesin linier ini juga terdiri dari beberapa komponen. Terdapat baterai yang merepresentasikan sumber listrik/daya, switch/saklar, resistansi dimana resistansi ini representasi dari resistansi lilitan konduktor pada mesin DC sebenarnya. Dengan mengacu pada persamaan sebelumnya tentang tegangan induksi dan gaya yang dihasilkan oleh interaksi medan, saat saklar ditutup akan ada arus listrik yang dialirkan. Pada pembahasan ini membahas mesin DC yang bekerja sebagai motor. Saat terdapat arus pada rangkaian diatas maka konduktor akan teraliri arus dengan besar arus VBdibagi dengan R. Karena konduktor dialiri arus dan berada pada medan listrik maka konduktor akan mendapat gaya induksi ke arah kanan karena arus kearah bawah dan medan masuk ke bidang. Karena terdapat gaya ke kanan maka
- 4. terdapat percepatan dan kemudian kecepatan. Karena konduktor ini bergerak pada medan listrik maka pada konduktor ini akan muncul tegangan induksi yang ditunjukan pada gambar diatas (ingat kedua persamaan diatas). Besar arus akan berubah terhadap tegangan yang diinduksikan. Dengan mengacu pada hukumkirchhoff pada rangkaian diatas maka didapatkan Pada persamaan diatas dapat ditarik kesimpulan jika saat tegangan induksi pada mesin DC yang sudah steady pada besaran tertentu maka arus yang mengalir pada mesin DC ini akan berkurang atau lebih kecil dari dari arus saat tegangan belum muncul. Saat tegangan induksi belum muncul adalah saat kondisi starting dimana saat saklar baru saja ditutup. Pada saat ini arus sangat besar karena nilai R cukup kecil dibanding dengan tegangan sumber yang diberikan dan juga tegangan induksi belum muncul. Arus pada saat start dapat ditunjukan dengan persamaan hukum kirchhoff pada rangkaian diatas Karena pada saat start konduktor dalam keadaan diam maka tegangan induksi adalah nol sehingga arus VB dibagi R, arus start ini cukup besar karena nilai resistansi yang kecil dan tegangan sumber yang besar. Saat konduktor mulai bergerak karena muncul gaya yang dikenai pada konduktor maka tegangan induksi akan mulai muncul seiring dengan bertambahnya kecepatan dan arus akan mulai berkurang. Saat arus mulai berkurang maka gaya akan berkurang dan kecepatan akan berkurang. Saat kecepatan berkurang maka tegangan induksi akan berkurang dan arus akan naik lagi. Pada saat steady tercapai dimana kecepatan relatif konstan dan arus menjadi tidak terlalu besar. Saat kecepatan konstan maka gaya resultan adalah nol dan arus yang kecil tadi digunakan untuk melawan gaya inersia dari rotor dan gaya gesek. Gaya resultan adalah gaya yang dihasilkan oleh interaksi medan dikurangi dengan gaya gesek, inersia, dan beban pada rotor mesin DC. Jadi ketika mes in berputar konstan maka gaya resultan nol tetapi gaya induksi tidak nol yang berarti arus tidak nol. Berikut ini profil parameter-parameter dari mesin DC terhadap waktu
- 5. Pada bagian (a) adalah kecepatan, (b) tegangan induksi, (c) arus pada jangkar atau rotor, (d) gaya induksi. Pada pembahasan diatas motor berputar tanpa adanya beban mekanik pada shaft rotor. Bagaimana jika terdapat beban yang diberikan pada motor? Maka jawabannya adalah seperti terdapat gaya yang melawan gaya induksi dari motor itu send iri yang berarti akan membuat gaya resultan tidak lagi nol atau gaya resultan menjadi minus atau terjadi perlambatan (percepatan minus) dari pergerakan konduktor ke arah kanan. Jika terjadi perlambatan maka tegangan induksi akan turun dan arus akan naik
- 6. Jika arus naik maka gaya induksi akan naik juga, nah jika gaya induksi naik maka akan ada gaya yang dapat melawan gaya yang berasal dari beban mekanik pada rotor, sehingga semakin bertambahnya arus maka terdapat saat dimana gaya resultan menjadi postif kembali dan kemudian karena kecepatan akan menuju ke kecepatan konstan dimana lebih rendah dibanding tanpa beban, maka gaya resultan (gaya induksi dikurangi gaya beban mekanik dan loses-losesnya) akan menjadi nol kembali. Berikut ini karakteristik parameter-parameter dari motor yang dibebani Jika dibedakan dari gambar sebelumnnya maka dapat dilihat bahwa pada tegangan induksi tidak hampir sama dengan tegangan sumber (eind VB) saat kondisi steady state dan gaya induksi sama dengan gaya dari beban pada rotor. Hal ini menunjukan bahwa jika tegangan induksi tidak sama dengan tegangan sumber berarti terdapat arus yang cukup besar mengalir pada rotor, gaya induksi dan gaya beban sama menunjukan bahwa gaya resultan sama dengan nol dan kecepatan konstan (percepatan nol). Ingat persamaan ini.
- 7. Dapat dikatakan bahwa arus yang mengalir dalam kondisi beban mekanik yang tidak berubah ini digunakan untuk melawan gaya beban untuk didapatkan kecepatan konstan. Satu lagi mode dari mesin DC adalah sebagai generator. Berikut ini adalah rangkaian generator DC linier Sudah disebutkan sebelumnya bahwa pada motor, arus masuk ke motor dan diubah menjadi putaran mekanik. Pada generator adalah kebalikan dari motor dimana gerakan dari prime mover atau gorvernor a.k.a pemutar rotor yang memberikan gaya eksternal (digambar Fapp) akan menimbulkan tegangan induksi pada konduktor. Ingat persamaan Karena saat diberikan gaya ke kanan maka akan ada kecepatan gerak konduktor ke kanan. Saat ada konduktor (dengan loop tertutup) bergerak dengan kecepatan tertentu di area yang diberikan medan magnet, maka tegangan akan diinduksikan ke konduktor tersebut. Nah saat konduktor memiliki tegangan, jika rangkaian pada konduktor tersebut tertutup maka akan timbul arus. Nah ingat persamaan berikut Pada konsep generator ini tegangan induksi harus lebih besar dari VB, dalam kasus motor DC VB adalah tegangan sumber dan pada generator adalah tegangan terminal. Tegangan terminal ini adalah tegangan yang dikeluarkan generator pada terminalnya yang sudah dikurangi oleh drop voltagenya. Pada terminal ini akan terdapat arus yang dikeluarkan generator. Jika dibandingkan pada rangkaian generator dan rangkaian motor maka arah arus akan berbeda dimana pada generator arah arus akan kearah atas konduktor dan pada motor akan kearah bawah konduktor. Secara kasat mata pada gambar dapat diterjemahkan bahwa pada motor arus masuk ke mesin DC dan pada generator arus keluar dari mesin DC. Nah pada generator kan arah arus kan beda dengan
- 8. arah arus motor, maka gaya induksinya beda juga dengan arah gaya induksi pada motor. Arah gaya induksi ke arah kiri dan melawan arah gaya Fapp!!! Hal ini dapat dibuktikan dengan kaidah tangan kanan. Akan tetapi arah gaya yang melawan Fapp ini bertujuan untuk mendapatkan kecepatan konstan (percepatan nol, Fapp =Find). Perlu diketahui bahwa untuk mendapatkan tegangan positif negatif yang sama pada terminal generator saat menjadi motor, motor diputar dengan arah yang sama seperti saat motor diputar. Jika berbeda maka didapatkan positif negatif yang terbalik. Nah untuk yang lebih lanjut tentang mesin DC silakan lihat postingan disini.