Pelajari dasar-dasar EMF balik, cara mengukurnya, serta kelebihan dan kekurangan berbagai jenis motor.
Di Bagian 1 FAQ ini, kita melihat motor DC brushed dan motor DC brushless (BLDC), yang motor DC brushless (BLDC) memiliki kemiripan dengan motor sinkron magnet permanen (PMSM). Diagram PMSM yang disederhanakan di Gambar 1 menyerupai diagram yang disajikan pada Bagian 1 untuk motor BLDC dikurangi rangkaian pergantian elektronik. Perbedaan halus namun signifikan antara keduanya, namun, terlihat pada motor BLDC yang memiliki gaya gerak listrik balik sinusoidal (EMF) sedangkan PMSM memiliki EMF belakang trapesium.
Apa itu EMF belakang, dan bagaimana cara mengukurnya?
Kembali EMF (VBEMF) adalah tegangan yang dihasilkan oleh motor yang berputar dalam peran gandanya sebagai generator dan sebanding dengan kecepatan. Gambar 2a menunjukkan tampilan model yang disederhanakan VBEMF, resistansi seri (RS), dan induktansi seri (LS). Untuk mengukur VBEMF, lepaskan motor dari sumber daya masukan apa pun, sambungkan osiloskop Anda ke terminal motor, dan putar motor dengan kecepatan yang diketahui. Anda bisa langsung mengamatinya VBEMF pada osiloskop (Gambar 2b) karena tanpa arus yang mengalir, RS dan LS tidak akan menyebabkan penurunan tegangan apa pun.
Seringkali, Anda ingin mengukur kembali EMF selama pengoperasian motor untuk mendapatkan informasi kecepatan dan posisi. Dalam skema pergantian elektronik motor BLDC tiga fasa, pada waktu tertentu, hanya dua fasa yang mengalirkan arus, dan pengontrol motor dapat mengukur kembali EMF pada fasa ketiga yang tidak diberi energi. Alternatifnya, Anda dapat mengukur arus seri I dan hitung EMF belakang:
Untuk lebih lanjut, lihat “Hukum Lenz dan EMF Belakang” di Tip Kontrol Gerakan.
Apa kekurangan motor PMSM atau BLDC?
Mengenai motor DC, terkadang lebih mudah untuk memvariasikan kekuatan medan, yang tidak dapat Anda lakukan dengan magnet permanen. Mengingat kekuatan medan konstan, motor DC konvensional beroperasi dalam mode torsi konstan hingga kecepatan EMF belakang motor mendekati tegangan input. Pada titik ini, pengurangan arus medan akan mengurangi EMF balik, dan motor dapat beroperasi pada kecepatan lebih tinggi tetapi torsi lebih rendah, sehingga menghasilkan mode tenaga kuda konstan. Mode ini dapat berguna dalam aplikasi seperti perkakas mesin, dimana perkakas dapat beroperasi dengan daya pemotongan yang konstan bahkan ketika kepadatan material berubah.
Untuk motor magnet permanen mana pun, masalah rantai pasokan magnet permanen menjadi hal yang sangat penting, sebagaimana disoroti dalam laporan Departemen Energi AS ini. Oleh karena itu, penelitian terus dilakukan untuk mencari alternatif. Pilihan sudah ada sejak lama, termasuk motor DC brushed yang dibahas di bagian 1, meskipun ada kekurangannya. Alternatif lain adalah motor sinkron rotor belitan (WRSM). Gambar 3 menunjukkan sikat dan slip ring yang membawa arus DC ke dan dari belitan rotor WRSM. Cincin selip dan sikat tidak memiliki risiko busur api dan nyala api seperti komutator motor DC yang disikat, namun tetap mengalami keausan mekanis.
Pilihan lainnya adalah motor induksi AC. Di dalam Gambar 4 kiri, rotor terdiri dari loop konduktif yang mengelilingi inti besi berlapis. Ketika poros berputar, medan magnet stator menginduksi arus AC pada loop, menyebabkan pembalikan polaritas magnet pada inti rotor, seperti terlihat pada gambar miring di sebelah kanan. Rotor mencoba mengikuti putaran medan magnet stator, tetapi tidak pernah berhasil. Jika hal ini dilakukan, loop konduktif tidak akan lagi memotong medan magnet stator, dan arusnya akan turun hingga nol. Akibatnya, motor beroperasi pada “slip”—beberapa persen di bawah kecepatan sinkron.
Alih-alih satu loop konduktif, motor induksi tiga fase memiliki beberapa konduktor yang disusun dalam konfigurasi menyerupai sangkar tupai, dan sering disebut motor sangkar tupai. Tanpa komutator atau slip ring, motor ini telah lama menjadi pekerja keras yang andal. Ini optimal ketika berjalan dengan kecepatan penuh dan memuat dalam aplikasi seperti mengisi ulang menara air secara berkala karena motor menggerakkan pompa berkecepatan konstan. Efisiensinya terpukul ketika beroperasi pada kecepatan dan beban yang bervariasi—misalnya, menggerakkan pompa berkecepatan variabel yang mempertahankan tekanan air konstan meskipun permintaan berbeda-beda, atau berfungsi sebagai motor traksi pada kendaraan listrik.
Apa lagi yang perlu saya ketahui tentang motor?
Pada bagian 3 seri ini, saya akan menjelaskan motor listrik yang tidak mempunyai magnet permanen, tidak ada komutator, tidak ada sikat, tidak ada slip ring, dan tidak ada sangkar tupai. Kita juga akan melihat peran elektronik penggerak modern dalam menjadikan motor ini praktis dan dalam meningkatkan kinerja dan efisiensi jenis motor lainnya. Terakhir, kita akan melihat pengukuran daya dan efisiensi. Sementara itu, Dunia EE baru saja menghasilkan serangkaian presentasi tentang desain penggerak motor, yang dapat Anda lihat sesuai permintaan di sini.
terkait
Bagaimana cara memilih motor listrik, dan bagaimana cara mengujinya? Bagian 1
Mengemudi motor DC brushed dan brushless
Dasar-dasar motor dan motor DC
Webinar: Desain Penggerak Motor
Motor DC yang disikat: Masih merupakan opsi yang sangat layak, Bagian 1: Pengoperasian
Motor DC yang disikat: Masih merupakan opsi yang sangat layak, Bagian 2: Aplikasi
Motor DC yang disikat: Masih merupakan pilihan yang sangat layak, Bagian 3: Pengemudi
FAQ: Apa perbedaan antara BLDC dan motor AC sinkron?
Membandingkan motor DC stepper dan brushless