Motor listrik merupakan mesin listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik putaran melalui dua komponen utama: stator dan rotor. Stator biasanya terdiri dari kumparan untuk menciptakan medan magnet, sementara rotor berputar di dalam medan magnet yang dihasilkan oleh stator.

Jenis motor listrik meliputi motor DC yang menggunakan arus searah untuk menciptakan medan magnet, dan motor AC yang menggunakan arus bolak-balik.

Kelebihan motor listrik mencakup efisiensi tinggi, ramah lingkungan karena tidak menghasilkan emisi gas, dan kemampuan untuk memberikan torsi yang kuat pada kecepatan rendah. Tantangan termasuk jarak tempuh terbatas pada kendaraan listrik dan biaya awal yang lebih tinggi dibandingkan dengan mesin konvensional.

JENIS – JENIS MOTOR LISTRIK   

Jenis motor listrik dibagi menjadi 2 yaitu :

• Motor listrik arus searah DC (Direct Current)
• Motor listrik bolak-balik AC (Alternating Current)

PERBEDAAN MOTOR LISTRIK  DC DAN AC

Motor DC

• Motor DC menggunakan arus searah untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.
• Prinsip kerja motor DC didasarkan pada hukum Lorentz.
• Sumber daya untuk motor DC bisa berasal dari generator DC, baterai, sel surya, atau konverter.
• Motor DC memerlukan pemeliharaan rutin karena beberapa jenisnya menggunakan sikat.
• Meskipun lebih mahal, motor DC cenderung memiliki performa lebih tinggi efisien daripada motor AC.

Motor AC

• Motor AC adalah mesin yang bergerak dengan arus listrik bolak-balik untuk menghasilkan energi mekanik dari energi listrik.
• Prinsip kerja dari motor AC berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.
• Sumber Pasokan motor AC disediakan dengan aliran arus AC tiga fasa dari jaringan listrik utama.
• Pemeliharaan motor AC tidak memerlukan pemeliharaan atau peningkatan yang sering untuk dikarenakan tidak ada jenis motor AC yang memiliki sikat.
• Motor AC umumnya lebih murah dibandingkan motor DC namun performa efisiensi motor AC relatif rendah dibandingkan motor DC.

JENIS MOTOR DC

1. Brushless (BLDC)

Motor brushless merupakan jenis motor yang menggunakan tiga kumparan untuk menghasilkan medan elektromagnetik secara bergantian, mempengaruhi magnet rotor dan menyebabkan rotor berputar. Dab banyak digunakan dalam kendaraan listrik, industri, dan rumah tangga.

Prinsip kerja
Prinsip kerja motor BLDC melibatkaninteraksi antara medan magnet permanen di rotor dengan medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet di stator. Ketika kutub magnet pada rotor mendekati kutub yang sejenis di stator, merekaakansaling tolak, begitu juga sebaliknya. Namun, jika kutub magnet pada rotor mendekatikutub yang berlawanan di stator, merekaakansaling tarik. Interaksi ini menghasilkan gerakan putaran pada rotor motor BLDC.

Kelebihan dan kekurangan motor BLDC 

Alasan kenapa BLDC motor digunakan pada kendaraan listrik ?

• Kecepatan Tinggi : motor BLDC dapat beroperasi pada kecepatan di atas 10.000 rpm dalam kondisi loading dan unloading.
• Responsif : rotor Brushless DC motor memiliki inersia rotor rendah, yang m emungkinkan motor ini untuk mempercepat, mengurangi kecepatan, dan membalik arah dengan cepat.
• Densiti Tenaga Tinggi, motor BLDC memiliki torsi berjalan tertinggi per milimeter kubik dari pada motor DC lainya.
• Keandalan tinggi, lifetime hingga 10.000 jam pemakaian.

Bagian dari BLDC Motor

• Rotor: Bagian bergerak dalam motor BLDC, terbuat dari magnet permanen. Ada dua jenis: outrunner (luar) dan inrunner (dalam). Rotor yang baik menggunakan magnet ferrite.
• Stator: Terdiri dari baja dilaminasi dengan kumparan di setiap slot. Biasanya menggunakan pola bintang. Ada dua tipe kumparan: trapezoidal dan sinusoidal. Stator menciptakan elektromagnet untuk menarik rotor.
• Sensor Posisi Rotor: Digunakan untuk mengontrol motor BLDC dengan mengetahui posisi rotor. Sensor hall effect di stator mendeteksi posisi rotor dengan memberikan sinyal kutub magnetik.
• Driver Motor BLDC: Mengontrol aliran arus pada kumparan stator tanpa brush. Driver memastikan aliran arus yang tepat berdasarkan sinyal posisi rotor dari sensor.

2. Brushed DC (Motor DC bersikat)

Prinsip kerja
Prinsip kerja motor brushed DC dimulai ketika arus mengalir melalui konduktor melingkar, menyebabkan timbulny amedan magnet di sekitar konduktor tersebut. Interaksi antara medan magnet yang dihasilkan dan komponen stator dan rotor menyebabkan terjadinya dorongan dan tarikan, menciptakan gaya yang menghasilkan torsi. Akibatnya, motor mulai berputar dengan kecepatan tertentu dalam satuan (ω) radian per detik.

Kelebihan dan kekurangan motor Brushed 

Bagian dari Brushed DC

• Rotor: Bagian yang berputar dalam motor, terdiri dari inti logam dengan kawat di sekitarnya, menghasilkan medan magnet saat dialiri arus.
• Sikat (Brushed): Komponen yang menghubungkan sumber listrik ke komutator, memungkinkan arus listrik mengalir ke belitan kawat rotor.
• Belitan Kawat (Windings): Kumpulan kawat konduktif yang membentuk kumparan di sekitar rotor atau stator, menciptakan medan magnet saat dialiri arus listrik.
• Komutator (Commutator): Cincin logam yang berputar bersama rotor, membalikkan arah aliran arus setiap setengah putaran, menjaga arah putaran konsisten.
• Magnet Stator: Magnet yang tetap pada stator, menciptakan medan magnet yang berinteraksi dengan rotor, menyebabkan putaran.
• Stator: Bagian diam yang mengelilingi rotor, menyediakan medan magnet stabil untuk berinteraksi dengan rotor.
• Terminal: Titik masuk atau keluar arus listrik, terhubung ke sikat dan komutator untuk mengalirkan arus ke rotor.

Jenis-Jenis motor Brushed :

1. Series Wound (Belitan Seri):
Motor Series Wound memiliki belitan kawat stator dan rotor yang terhubungsecara seri. Arus listrik mengalir melalui belitan stator dan rotor secaraberurutan. Motor ini cenderung memiliki torsi tinggi pada kecepatan rendah, cocok untuk aplikasi yang membutuhkan torsi awal yang besar, seperti kran angkat.

2. Shunt Wound (Belitan Shunt):
Motor Shunt Wound memiliki belitan kawat stator dan rotor yang terhubungsecara paralel atau “shunt”. Aruslistrik terbagi antara belitan stator dan rotor. Motor inisering memiliki kecepatan konstan dan torsi yang relatifstabil. Digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kecepatan yang konsisten, seperti penggunaan industri.

3. Compound Wound (BelitanCampuran):
Motor Compound Wound merupakan kombinasi dari belitan seri dan belitan shunt. Ini memiliki beberapa belitan seri dan shunt, memberikankombinasi karakteristik dari kedua jenis motor tersebut. Cocok untuk aplikasi yang memerlukan kombinasi torsi awal tinggi dan kecepatan yang stabil.

4. Permanent Magnet (Magnet Permanen):
Motor Permanent Magnet menggunakan magnet permanen untuk menghasilkan medan magnet pada stator atau rotor. Hal inimenghilangkan kebutuhan akan belitan kawat pada salah satukomponen, membuatnya lebih sederhana dan efisien. Motor ini umumnya lebih ringan, memiliki ukuran lebih kecil, dan memerlukan perawatan yang lebih sedikit. Digunakan dalam aplikasi di mana ukuran, berat, dan efisiensi menjadi pertimbangan utama.

JENIS MOTOR AC

1. Syncronous (sinkron)

Motor sinkron adalah motor AC dengan kecepatan tetap pada frekuensi tertentu. Membutuhkan arus searah (DC) untuk daya dan memiliki torsi awal rendah. Cocok untuk beban awal rendah seperti kompresor udara dan generator motor. Mampu meningkatkan faktor daya sistem dan digunakan pada sistem listrik yang besar.

Prinsip kerja
Motor sinkron memiliki kumparan jangkar pada stator dan kumparan medan pada rotor. Kumparan jangkarnya mirip dengan motor induksi, tetapi kumparan medan rotor sinkron dapat berbentuk kutub sepatu atau kutub dengan celah udara rata (rotor silinder). Arus searah (DC) dialirkan ke rotor melalui cincin dan sikat untuk menghasilkan fluks pada kumparan medan. Ketika jangkar terhubung dengan sumber tegangan tiga fasa, motor sinkron akan menciptakan medan putar pada stator. Kutub medan rotor, yang diberi penguat arus searah, akan ditarik oleh kutub medan stator, menyebabkan rotor berputar dengan kecepatan sinkron.

Bagian dari BLDC Motor sinkron

• Rangka Stator (Housing), terbuatdaribesituang. Rangka motor merupakanrumahdaribagian-bagian motor yang lain.
• Stator, bagian yang diam, terdiridaribelitan-belitan stator. Pada saat belitan stator tersebutdiberialiranlistrikmakaakanmenghasilkanfluks magnet stator (medan putar).
• Rotor, bagian yang berputar, terdiridaribelitan-belitanpenguat. Inti magnet dan slip ring iniberfungsiuntukmemasukanlistrik DC pada belitanpenguatsehinggatimbulkutub magnet pada rotor.

Tipe rotor pada motor sinkron : 

• Rotor Penuh
• Rotor Kutub
• Cincin Geser atau Slip Ring

2. Asynchoronous (Induction)

Motor induksi adalah motor AC yang bekerja berdasarkan induksi medan magnet stator ke rotor. Arus rotor tidak diperoleh dari sumber eksternal, melainkan terinduksi oleh perbedaan relatif antara putaran rotor dan medan putar yang dihasilkan oleh arus stator.

Prinsip kerja
Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator kepada kumparan rotornya. Bila kumparan stator motor induksi 3-fasa yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan 3-fasa, maka kumparan stator akan menghasilkan medan magnet yang berputar.

Motor induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian penting seperti yang diperlihatkan pada gambar 19 sebagai berikut.

• Stator : Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan rotornya.
• Celah : Merupakan celah udara: Tempat berpindahnya energi dari startor kerotor.
• Rotor : Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan rotor.

Jenis-jenis motor AC Induksi

1. Single phase

Motor induksi adalah salah satu jenis dari motor-motor listrik yang bekerja berdasarkan induksi elektromagnet. Motor induksi memiliki sebuah sumber energi listrik yaitu di sisi stator, sedangkan sistem kelistrikan di sisi rotornya di induksikan melalui celah udara dari stator dengan media elektromagnet. Hal inilah yang menyebabkannya diberi nama motor induksi.

2. Three phase

Motor induksi tiga fasa adalah alat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, dimana listrik yang diubah adalah listrik tiga fasa. Motor induksi sering juga disebut motor asinkron. Pada dasarnya, motor induksi 3 fasa memiliki kecepatan yang konstan saat keadaan tidak berbeban (zero/no–load) maupun beban penuh (full–load). Kecepatan motor induksi 3 fasa tergantung pada frekuensi kerjanya sehingga sulit untuk mengatur kecepatannya.