Motor Komutator AC

Pekerjaan pertama Charles Proteus Steinmetz setelah tiba di Amerika adalah menyelidiki masalah yang dihadapi dalam desain motor komutator sikat versi arus bolak-balik. Situasinya sangat buruk sehingga motor tidak dapat dirancang sebelum konstruksi sebenarnya.

Keberhasilan atau kegagalan desain motor tidak diketahui sampai benar-benar dibangun dan diuji. Dia merumuskan hukum magnet histeresis dalam mencari solusi. Histeresis adalah ketertinggalan dari kekuatan medan magnet dibandingkan dengan gaya magnetisasi. Ini menghasilkan kerugian yang tidak ada dalam magnet DC.

Paduan histeresis rendah dan memecah paduan menjadi laminasi berinsulasi tipis memungkinkan untuk merancang motor komutator AC secara akurat sebelum membangun.

Motor komutator AC, seperti motor DC yang sebanding, memiliki torsi awal yang lebih tinggi dan kecepatan yang lebih tinggi daripada motor induksi AC.

Motor seri beroperasi jauh di atas kecepatan sinkron dari motor AC konvensional. Motor komutator AC dapat berupa fase tunggal atau fase poli. Versi AC fase tunggal mengalami pulsasi torsi frekuensi garis ganda, yang tidak ada pada motor polifase.

Karena motor komutator dapat beroperasi pada kecepatan yang jauh lebih tinggi daripada motor induksi, motor ini dapat menghasilkan lebih banyak daya daripada motor induksi dengan ukuran yang sama. Namun, motor komutator tidak bebas perawatan seperti motor induksi, karena sikat dan komutator aus.

Motor Seri Fasa Tunggal

Jika motor seri DC yang dilengkapi dengan medan laminasi dihubungkan ke AC, reaktansi lagging dari kumparan medan akan sangat mengurangi arus medan. Sementara motor seperti itu akan berputar, operasinya kecil.

Saat memulai, belitan dinamo yang terhubung ke segmen komutator yang dikorsleting oleh sikat terlihat seperti transformator korsleting ke medan. Ini menghasilkan lengkung dan percikan yang cukup besar pada sikat saat angker mulai berputar.

Ini bukan masalah karena kecepatan meningkat, yang membagi busur dan percikan antara segmen komutator Reaktansi tertinggal dan sikat busur hanya dapat ditoleransi dalam motor AC seri tak terkompensasi yang sangat kecil yang dioperasikan pada kecepatan tinggi. Motor AC seri yang lebih kecil dari bor tangan dan mixer dapur mungkin tidak dikompensasi. (Gambar di bawah)

Motor AC seri tanpa kompensasi

Motor Seri Kompensasi

Busur dan percikan dikurangi dengan menempatkan belitan kompensasi stator secara seri dengan jangkar diposisikan sehingga gaya gerak magnetnya (mmf) membatalkan angker AC mmf.

Celah udara motor yang lebih kecil dan putaran medan yang lebih sedikit mengurangi reaktansi tertinggal secara seri dengan angker meningkatkan faktor daya. Semua kecuali motor komutator AC yang sangat kecil menggunakan belitan kompensasi. Motor sebesar yang digunakan dalam mixer dapur, atau lebih besar, menggunakan belitan stator yang dikompensasi.

Motor AC seri terkompensasi

Motor Universal

Dimungkinkan untuk merancang motor universal kecil (di bawah 300 watt) yang berjalan baik dari DC atau AC. Motor universal yang sangat kecil mungkin tidak terkompensasi. Motor universal kecepatan tinggi yang lebih besar menggunakan belitan kompensasi.

Motor akan berjalan lebih lambat pada AC daripada DC karena reaktansi yang dihadapi dengan AC. Namun, puncak gelombang sinus menjenuhkan jalur magnet yang mengurangi fluks total di bawah nilai DC, meningkatkan kecepatan motor "seri".

Dengan demikian, efek offset menghasilkan kecepatan yang hampir konstan dari DC hingga 60 Hz. Peralatan yang dioperasikan dengan saluran kecil, seperti bor, penyedot debu, dan mixer, yang membutuhkan 3000 hingga 10.000 rpm menggunakan motor universal.

Padahal, pengembangan penyearah solid-state dan magnet permanen yang murah membuat motor magnet permanen DC menjadi alternatif yang layak.

Motor Penolakan

Motor tolakan terdiri dari medan yang terhubung langsung ke tegangan saluran AC dan sepasang sikat korsleting yang diimbangi oleh 15° hingga 25° dari sumbu medan. Medan menginduksi aliran arus ke dalam jangkar pendek yang medan magnetnya berlawanan dengan kumparan medan.

Kecepatan dapat dikontrol dengan memutar sikat sehubungan dengan sumbu bidang. Motor ini memiliki pergantian superior di bawah kecepatan sinkron, pergantian inferior di atas kecepatan sinkron. Arus awal yang rendah menghasilkan torsi awal yang tinggi.

Tolakan motor AC

Repulsion Start Motor Induksi

Ketika motor induksi menggerakkan beban awal yang keras seperti kompresor, torsi awal yang tinggi dari motor tolakan dapat digunakan. Gulungan rotor motor induksi dibawa ke segmen komutator untuk memulai dengan sepasang sikat korsleting.

Pada kecepatan yang mendekati kecepatan, sakelar sentrifugal menghubung singkat semua segmen komutator, memberikan efek rotor sangkar tupai. Sikat juga dapat diangkat untuk memperpanjang umur sikat. Torsi awal adalah 300% hingga 600% dari nilai kecepatan penuh dibandingkan dengan di bawah 200% untuk motor induksi murni.

Ringkasan:Motor komutator AC

• Motor seri satu fase adalah upaya untuk membangun motor seperti motor komutator DC. Motor yang dihasilkan hanya praktis dalam ukuran terkecil.
• Penambahan belitan kompensasi menghasilkan motor seri terkompensasi , mengatasi percikan komutator yang berlebihan. Kebanyakan motor komutator AC adalah tipe ini. Pada kecepatan tinggi, motor ini memberikan daya lebih besar daripada motor induksi berukuran sama, tetapi tidak bebas perawatan.
• Dimungkinkan untuk memproduksi motor perkakas kecil yang ditenagai oleh AC atau DC. Ini dikenal sebagai motor universal .
• Saluran AC terhubung langsung ke stator motor tolakan dengan komutator dipendekkan oleh kuas.
• Sikat korsleting yang dapat ditarik dapat menghidupkan motor induksi rotor belitan. Ini dikenal sebagai motor induksi start tolakan.