Rugi, Langkah Daya dan Efisiensi Motor DC
Kerugian pada Motor DC
Sudah menjadi kenyataan umum bahwa output dari mesin DC (motor DC atau generator DC) selalu lebih kecil dari input karena ada beberapa kerugian yang disebabkan oleh berbagai faktor pada mesin DC. Rugi-rugi pada motor DC sama dengan rugi-rugi pada generator DC kecuali aliran daya.
Karena mesin DC yang sama dapat digunakan untuk tujuan yang berbeda misalnya motor DC mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik sedangkan generator DC mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik.
Adalah kenyataan bahwa daya input ke input motor dalam VI – Watt tidak sepenuhnya diubah menjadi daya mekanik dalam BHP x 746 – Watt karena beberapa kerugian (tembaga, besi dan kerugian rotasi atau gesekan) terjadi selama transisi daya. Kerugian ini dikenal sebagai kerugian motor yang hilang dalam bentuk panas.
Jika rugi-rugi pada motor bertambah, maka akan menurunkan efisiensi motor. Jika lebih banyak kerugian terjadi, itu dapat menyebabkan motor terbakar sama sekali. Itu adalah motor DC yang bagus dengan lebih sedikit kerugian dan efisiensi yang lebih baik.
Ada beberapa rugi-rugi yang terjadi pada motor DC pada saat konversi daya yang dapat diklasifikasikan sebagai berikut.
- Rugi Listrik = Rugi Tembaga
- Kerugian Magnetik atau Mesin = Kerugian Inti Besi
- Kerugian Mekanis = Gesekan dan Windage atau Kerugian Rotasi
Mari kita bahas satu per satu secara singkat seperti di bawah ini:
Rugi Listrik (Rugi Tembaga)
Ketika arus mengalir melalui konduktor, I2Kerugian R terjadi karena hambatan konduktor yang dikenal sebagai kerugian tembaga. Kerugian ini dapat dikategorikan lebih lanjut sebagai berikut:
Rugi Tembaga Angker
Ketika arus mengalir melalui belitan jangkar (konduktor), beberapa kerugian terjadi karena resistansi konduktor belitan jangkar. Kerugian ini adalah 30-40% dari total kerugian beban penuh yang dapat dihitung sebagai:
sayasebuah2Rsebuah … Watt
Tempat
- sayasebuah = Arus jangkar
- Rsebuah = Tahanan jangkar
Rugi Tembaga Lapangan
Ketika arus mengalir melalui medan shunt dan medan seri, (masing-masing dalam kasus motor dan generator shunt dan seri) beberapa kerugian terjadi karena resistansi belitan medan ini.
Selain itu, kerugian terjadi karena hambatan belitan ketika arus mengalir di konduktor belitan interpole yang dikenal sebagai kerugian belitan interpole.
Kerugian ini adalah 20-30% dari total kerugian beban penuh yang dapat dihitung sebagai:
Kerugian Lapangan Shunt = ISH2RSH … Watt
Deret Bidang Rugi = Ise2Rse … Watt
Kerugian Belitan Interpulse = Isebuah2R2 … Watt
Tempat
- sayaSHSayase & SAYAsebuah = Arus dalam medan shunt, medan seri dan lilitan armatur.
- RSHRse &R2 = Tahanan medan shunt, medan seri dan belitan jangkar masing-masing.
Hilangnya Resistensi Kontak Kuas
Seperti namanya, kerugian ini terjadi karena resistensi sikat selama pengoperasian mekanisme muka sikat dan komutator. Umumnya, rugi-rugi ini dikategorikan dalam rugi-rugi jangkar.
PSikat =VDB Ya
Tempat : PSikat adalah rugi daya pada sikat sedangkan VDB adalah penurunan tegangan pada sikat.
Oleh karena itu, total kehilangan tembaga pada motor DC:
Total Cu. rugi = Isebuah2Rsebuah + sayaSH2RSH + sayase2Rse
Pos terkait:
Kerugian Magnetik (Kerugian Inti Besi)
Rugi magnet disebut rugi inti besi (yang merupakan 30-40% dari rugi beban penuh) dan memiliki jenis tambahan sebagai berikut.
Hilangnya Histeresis
Kerugian karena pembalikan magnet di inti angker disebut kerugian histeresis. Setiap bagian dari inti yang berputar berada di bawah kutub “S” dan “N” berulang kali yang mengubah polaritas “S” dan “N” masing-masing. Karena perubahan polaritas ini, terjadi kerugian histeresis yang bergantung pada fluks dan kecepatan motor.
Kerugian ini dapat ditentukan dengan menggunakan rumus berikut.
Kerugian Histeresis = WHys ∝ BMaks1.6 fV
Tempat:
- WHys = Kerugian Histeresis
- BMaks = Kerapatan fluks maksimum
- f = Frekuensi
- V = Volume inti
Rugi Arus Eddy
Ketika inti angker berputar di medan magnet, EMF diinduksi di dalamnya sesuai dengan hukum induksi elektromagnetik. Karena resistansi inti sangat rendah (di mana area inti jelas besar), maka sejumlah besar arus mengalir di dalamnya yang menyebabkan lebih banyak kerugian. Kerugian daya akibat arus eddy disebut rugi arus eddy.
Untuk mengurangi kerugian arus eddy (disipasi daya ini muncul sebagai panas), inti laminasi (setiap inti dilaminasi terpisah) digunakan sebagai pengganti inti padat. Kerugian arus eddy tidak dapat sepenuhnya dihilangkan, tetapi diminimalkan dengan menggunakan inti laminasi. Kerugian ini dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut.
Kerugian Arus Eddy = WEddy ∝ BMaks2f2p2V
Tempat:
- WEddy = Kerugian Arus Eddy
- BMaks = Kerapatan fluks maksimum
- f = Frekuensi
- t = Lebar pembatas
- V = Volume inti
Pos terkait:
Kerugian Mekanis (Gesekan dan Windage atau Rugi Rotasi)
Kerugian mekanis juga dikenal sebagai kerugian gesekan atau kerugian rotasi. Kerugian ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut.
Kerugian Gesekan
Rugi-rugi tersebut terjadi akibat adanya gesekan antara permukaan sikat dengan komutator dan bantalan pada poros yang dihubungkan dengan armature (poros).
Kerugian Angin
Kerugian windage terjadi ketika udara menentang rotasi angker. Ini karena angker yang berputar perlu didorong melawan angin untuk berputar ke arah yang ditentukan.
Kerugian Tersesat:
Kerugian gesekan (kerugian mekanis) dan kerugian besi (kerugian magnetik) disebut kerugian liar.
Kerugian Konstan:
Rugi-rugi besi dan gesekan serta rugi-rugi medan shunt konstan pada mesin DC shunt dan majemuk.
Kerugian Lain-Lain:
Kerugian ini bervariasi dan berubah sesuai dengan perilaku arus beban. Sebagai contoh:
- saya2R kerugian di angker
- saya2Kerugian R dalam seri belitan
- saya2Kerugian R pada belitan interpole
Maka total rugi-rugi Motor DC adalah :
Kerugian Total = Kerugian Konstan + Kerugian Variabel
Pos terkait:
Langkah Daya pada Motor DC
Ketika motor DC mengubah energi listrik masukan menjadi energi mekanik keluaran, ada beberapa kerugian selama proses konversi energi. Oleh karena itu, output motor DC selalu lebih kecil dari inputnya. Semua rugi-rugi motor DC selama konversi energi di mesin pada berbagai tahap disebut tahap daya motor DC seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Input motor dalam VI watt. Kerugian awal terjadi dalam bentuk kerugian tembaga. Kerugian tembaga dikurangi daya input disebut daya penggerak daya yang dikembangkan di angker (Ebsayasebuah). Sekarang beberapa kerugian tambahan terjadi dalam bentuk kerugian besi dan gesekan. Sekarang kerugian dan gesekan besi – tenaga penggerak adalah tenaga mekanik bersih yang tersedia di poros.
Kerugian dan penghematan efisiensi dapat ditentukan dengan menggunakan rumus dan persamaan berikut.
A – B = Kerugian tembaga
B – C = Besi dan kerugian gesekan
Efisiensi Mekanik = ηM = C ÷ B = (BHP × 746) ÷ Ebsayasebuah
Efisiensi Listrik = ηe = B ÷ A = Ebsayasebuah ÷ VI
Efisiensi Keseluruhan (Komersial) = ηC = C ÷ A = (BHP × 746) ÷ VI
Ingat bahwa ada perbedaan antara BHP (Break horse power) dan HP (horse power) dimana:
- BHB = Daya mekanik yang tersedia pada poros
- HP = Motor yang membutuhkan daya listrik sebagai masukan dalam HP x 746 watt untuk menjalankan dan beroperasi.
Pos Terkait:
Efisiensi Motor DC
Rasio antara input dan output suatu mesin didefinisikan sebagai efisiensi mesin. Itu dinyatakan dalam persentase (%) dan dilambangkan dengan simbol Yunani “η”.
Efisiensi = η = (Keluaran ÷ Masukan) × 100
Ada beberapa kerugian di setiap mesin, sehingga keluarannya selalu lebih kecil dari masukannya. selir misalnya
Keluaran = Masukan – Kerugian
Masukan = Keluaran + Kerugian
Oleh karena itu, efisiensi juga dapat ditentukan sebagai berikut:
Efisiensi = η = (Masukan – Kerugian) ÷ Masukan)) × 100
Efisiensi = η = (Keluaran ÷ (Keluaran + Kerugian)) × 100
Gambar berikut menunjukkan kurva efisiensi motor DC (mirip dengan generator DC) yaitu kurva efisiensi mesin DC.
Pos terkait:
- Motor Induksi Satu Fasa – Konstruksi, Cara Kerja, Jenis dan Aplikasi
- Motor Induksi Tiga Fasa – Konstruksi, Cara Kerja, Jenis dan Aplikasi
- Alternator atau Generator Sinkron: Konstruksi, Cara Kerja, Jenis dan Aplikasinya
- Motor Sinkron: Konstruksi, Cara Kerja, Jenis dan Aplikasinya
- Rumus dan Persamaan Motor Sinkron, Stepper dan AC
- Persamaan EMF Alternator dan Generator Sinkron
- Persamaan Torsi Motor Induksi
- Persamaan EMF Transformator
- Daya Motor DC, Tegangan dan Persamaan EMF
- Rangkaian Motor Induksi Setara
- Rangkaian Ekuivalen Trafo Listrik
- Perbedaan antara Motor Sinkron dan Asinkron