Motor DC adalah perangkat yang mengubah arus searah menjadi kerja mekanis. Ia bekerja berdasarkan prinsip Hukum Lorentz, yang menyatakan bahwa “konduktor pembawa arus yang ditempatkan dalam medan magnet dan listrik mengalami gaya”.
Gaya yang dialami disebut gaya Lorentz. Aturan tangan kiri Flemming memberikan arah gaya.
Aturan Tangan Kiri Fleming
Jika ibu jari, jari tengah dan jari telunjuk tangan kiri dipindahkan satu sama lain dengan sudut 90°, jari tengah mewakili arah medan magnet. Jari telunjuk menunjukkan arah arus, dan ibu jari menunjukkan arah gaya yang bekerja pada konduktor.
Rumus menghitung besarnya gaya,
Sebelum memahami cara kerja motor DC, terlebih dahulu kita harus mengetahui konstruksinya. Armature dan stator adalah dua bagian utama dari motor DC. Armature adalah bagian yang berputar, dan stator adalah bagian stasionernya. Kumparan jangkar terhubung ke catu daya DC.
Kumparan jangkar terdiri dari komutator dan sikat. Komutator mengubah AC yang diinduksi di angker menjadi DC dan sikat mentransfer arus dari bagian motor yang berputar ke beban eksternal stasioner. Armature ditempatkan di antara kutub utara dan selatan permanen atau elektromagnet.
Untuk mempermudah, pertimbangkan bahwa jangkar hanya memiliki satu kumparan yang ditempatkan di antara medan magnet yang ditunjukkan di bawah ini pada gambar A. Ketika suplai DC diberikan ke kumparan jangkar, arus mulai mengalir melaluinya. Arus ini mengembangkan medannya sendiri di sekitar kumparan.
Gambar B menunjukkan medan induksi di sekitar kumparan:
Dengan interaksi medan (dihasilkan oleh koil dan magnet), medan yang dihasilkan berkembang melintasi konduktor. Bidang yang dihasilkan cenderung mendapatkan kembali posisi semula, yaitu pada sumbu bidang utama. Medan memberikan gaya pada ujung konduktor, dan dengan demikian kumparan mulai berputar.
Biarkan medan yang dihasilkan oleh medan utama menjadi Fm, dan medan ini berputar searah jarum jam. Ketika arus mengalir dalam kumparan, mereka menghasilkan medan magnetnya sendiri, katakanlah, Fr. Medan Fr mencoba datang ke arah medan utama. Dengan demikian, torsi bekerja pada kumparan jangkar.
Motor DC sebenarnya terdiri dari sejumlah besar kumparan jangkar. Kecepatan motor berbanding lurus dengan jumlah kumparan yang digunakan pada motor. Kumparan ini disimpan di bawah pengaruh medan magnet.
Salah satu ujung konduktor disimpan di bawah pengaruh kutub utara, dan ujung lainnya disimpan di bawah pengaruh kutub selatan. Arus masuk ke kumparan jangkar melalui kutub utara dan bergerak keluar melalui kutub selatan.
Ketika kumparan bergerak dari satu sikat ke sikat yang lain, pada saat yang sama polaritas kumparan juga berubah. Dengan demikian, arah gaya atau torsi yang bekerja pada kumparan tetap sama.
Torsi yang diinduksi dalam kumparan menjadi nol ketika kumparan jangkar tegak lurus terhadap medan utama. Torsi nol berarti motor berhenti berputar. Untuk mengatasi masalah ini, jumlah kumparan jangkar digunakan pada rotor. Jadi, jika salah satu kumparannya tegak lurus terhadap medan, maka kumparan lainnya menginduksi torsi. Dan rotor bergerak terus menerus.
Juga, untuk mendapatkan torsi kontinu, pengaturan dijaga sedemikian rupa sehingga setiap kali kumparan memotong sumbu netral magnet dari magnet, arah arus dalam kumparan menjadi terbalik. Ini dapat dilakukan dengan bantuan komutator.
