Gaya Gerak Listrik Balik di Motor DC

Ketika konduktor pembawa arus ditempatkan dalam medan magnet, torsi menginduksi pada konduktor, torsi memutar konduktor yang memotong fluks medan magnet.

Menurut Fenomena Induksi Elektromagnetik “ketika konduktor memotong medan magnet, gaya gerak listrik (ggl) menginduksi dalam konduktor”.

Aturan tangan kanan Fleming menentukan arah gaya gerak listrik yang diinduksi.

Menurut Aturan Tangan Kanan Fleming, jika kita memegang ibu jari, jari tengah, dan jari telunjuk tangan kanan kita dengan sudut 90°, maka jari telunjuk mewakili arah medan magnet. Ibu jari menunjukkan arah gerak konduktor dan jari tengah menunjukkan induksi ggl pada konduktor.

Pada penerapan aturan tangan kanan pada gambar di bawah, terlihat bahwa arah ggl induksi berlawanan dengan tegangan yang diberikan. Dengan demikian ggl tersebut dikenal sebagai ggl lawan atau ggl balik.

Besarnya ggl balik diberikan oleh ekspresi yang sama yang ditunjukkan di bawah ini:

Dimana Eb adalah ggl induksi dari motor yang dikenal sebagai ggl balik, A adalah jumlah jalur paralel melalui jangkar antara sikat dengan polaritas yang berlawanan. P adalah jumlah kutub, N adalah kecepatan, Z adalah jumlah total konduktor dalam jangkar dan ϕ adalah fluks yang berguna per kutub.

Diagram rangkaian konvensional sederhana dari mesin yang bekerja sebagai motor ditunjukkan pada diagram di bawah ini:

Dalam hal ini, besarnya ggl balik selalu lebih kecil dari tegangan yang diberikan. Perbedaan antara keduanya hampir sama ketika motor berjalan dalam kondisi normal.

Arus menginduksi pada motor karena suplai utama. Hubungan antara suplai utama, ggl balik dan arus jangkar diberikan sebagai Eb = V – IaRa.

1. GGL balik melawan tegangan suplai. Tegangan suplai menginduksi arus dalam koil yang memutar angker. Kerja listrik yang diperlukan oleh motor untuk menimbulkan arus yang melawan ggl balik diubah menjadi energi mekanik. Dan energi itu diinduksi dalam angker motor. Dengan demikian, kita dapat mengatakan bahwa konversi energi pada motor DC hanya mungkin karena ggl balik.

Energi mekanik yang diinduksi dalam motor adalah produk dari ggl balik dan arus jangkar, yaitu EbIa.

2. GGL balik membuat mesin pengatur otomatis motor DC, yaitu ggl balik mengembangkan arus jangkar sesuai dengan kebutuhan motor. Arus jangkar motor dihitung sebagai:

Mari kita pahami bagaimana ggl balik membuat motor mengatur sendiri.

• Pertimbangkan motor berjalan pada kondisi tanpa beban. Tanpa beban, motor DC membutuhkan torsi kecil untuk mengendalikan gesekan dan kehilangan angin. Motor menarik lebih sedikit arus. Karena ggl balik bergantung pada arus, nilainya juga menurun. Besarnya GGL balik hampir sama dengan tegangan suplai.
• Jika beban tiba-tiba diterapkan pada motor, motor menjadi lambat. Saat kecepatan motor berkurang, besarnya ggl baliknya juga turun. GGL balik kecil menarik arus besar dari suplai. Arus jangkar yang besar menginduksi torsi besar pada jangkar, yang merupakan kebutuhan motor. Dengan demikian, motor bergerak terus menerus dengan kecepatan baru.
• Jika beban pada motor tiba-tiba berkurang, maka torsi penggerak pada motor lebih besar daripada torsi beban. Torsi penggerak meningkatkan kecepatan motor yang juga meningkatkan ggl baliknya. Nilai ggl balik yang tinggi menurunkan arus jangkar. Besarnya arus jangkar yang kecil menghasilkan torsi penggerak yang lebih kecil, yang sama dengan torsi beban. Dan motor akan berputar secara seragam pada kecepatan baru.

Ggl balik pada motor dc dinyatakan sebagai:

Di mana,

Eb – GGL balik

Ia – Arus Armature

Vt – Tegangan Terminal

Ra – Resistensi Armature

Daya maksimum yang dikembangkan pada motor dinyatakan dengan

Dengan mendiferensiasikan persamaan di atas kita peroleh

Dari persamaan ggl balik diperoleh

Dengan mensubstitusi IaRa dalam persamaan di atas, kita mendapatkan

Persamaan di atas menunjukkan bahwa daya maksimum dikembangkan di motor ketika ggl balik sama dengan setengah dari tegangan suplai.