Motor AC bersikat (umumnya dikenal sebagai motor universal satu fasa) banyak digunakan pada peralatan rumah tangga berkecepatan tinggi seperti penyedot debu dan pengering rambut. Kumparan stator dan rotor mereka terhubung secara seri. Bahkan ketika disuplai dengan arus bolak-balik (AC) yang terus menerus berbalik arah, kutub magnet stator dan rotor berubah polaritasnya secara bersamaan, sehingga mempertahankan arah torsi rotasi yang konstan.
Berbeda dengan magnet permanen pada motor DC bersikat, stator motor AC bersikat terdiri dari satu set kumparan elektromagnetik. Ketika arus bolak-balik dialirkan, polaritas (kutub U/S) elektromagnet stator bergantian mengikuti arah AC.
Struktur "kumparan seri (tereksitasi seri)" pada motor berarti bahwa arus keluaran dari sumber daya AC terlebih dahulu mengalir melalui kumparan elektromagnetik stator, kemudian melalui sikat karbon dan segmen komutator ke dalam kumparan rotor, dan akhirnya kembali ke catu daya. Ini berarti arus yang mengalir melalui stator dan rotor berubah dalam sinkronisasi yang sempurna.
Ketika AC berubah dari positif ke negatif, medan magnet stator berbalik arah (misalnya, sisi kiri berubah dari U ke S). Pada saat yang sama, arus yang mengalir melalui kumparan rotor juga berbalik, menyebabkan kutub magnet rotor berubah polaritas secara sinkron! Menurut hukum tarik-menarik magnet, karena kedua kutub magnet berbalik pada saat yang sama, arah tolakan dan tarikan tidak berubah, dan motor terus berputar ke arah semula!
Dalam demonstrasi interaktif ini, Anda dapat melihat kondisi fisik motor universal yang digerakkan oleh arus bolak-balik satu fasa (AC 220V). Selama setengah siklus positif dan negatif dari gelombang sinus AC, arah medan magnet elektromagnet stator dan polaritas kumparan rotor berbalik bersama-sama. Hal ini menjaga torsi rotasi bersih tetap mengarah searah jarum jam, yang, dikombinasikan dengan peralihan segmen komutator, memungkinkan motor berjalan lancar dan berkecepatan tinggi di bawah daya AC.
Memuat...
| Langkah | Status Setengah Siklus AC | Polaritas Stator (Kiri/Kanan) | Segmen Kontak Sikat (+) | Segmen Kontak Sikat (-) | Status Torsi Elektromagnetik |
|---|
Stator motor DC bersikat adalah magnet permanen yang arah medan magnetnya tetap. Jika dihubungkan ke daya AC, ketika arus berbalik arah, arah medan magnet stator tetap tidak berubah, namun arus yang mengalir ke kumparan rotor berbalik, menyebabkan torsi elektromagnetik juga berbalik arah. Akibatnya, motor hanya akan berosilasi atau bergetar hebat bolak-balik dalam medan magnet bolak-balik 50Hz, gagal berputar ke satu arah. Sebaliknya, karena stator dan rotor motor universal dihubungkan secara seri, polaritas keduanya berbalik secara sinkron ('dua negatif menjadi positif'), memungkinkan motor berputar dengan lancar dalam satu arah.
Motor universal (juga dikenal sebagai motor seri) dinamakan demikian karena dapat beroperasi dengan daya AC satu fasa maupun DC. Karena torsi operasinya hanya bergantung pada produk dari arah arus stator dan rotor, penerapan baik daya DC maupun AC akan menghasilkan torsi penggerak ke arah yang sama. Motor ini menawarkan kecepatan rotasi yang sangat tinggi, penyesuaian kecepatan yang mudah melalui regulasi tegangan, dan sangat hemat biaya.
Motor ini banyak digunakan pada peralatan rumah tangga dan perkakas listrik yang membutuhkan kecepatan sangat tinggi dan torsi kuat untuk durasi yang relatif singkat. Contohnya meliputi:
• Penyedot Debu: Kecepatan tinggi diperlukan untuk menghasilkan tekanan hisap negatif (biasanya 20.000 hingga 40.000 RPM).
• Pengering Rambut: Impeler berkecepatan tinggi diperlukan untuk mengalirkan volume aliran udara yang tinggi.
• Bor Tangan dan Gerinda Udut: Menyediakan daya portabel bertorsi tinggi untuk memotong logam dan kayu.
• Blender dan Pengolah Makanan: Kecepatan tinggi diperlukan untuk menghancurkan serat makanan.
Ada dua sumber kebisingan utama:
• Gesekan Sikat Frekuensi Tinggi: Sikat karbon dan segmen komutator menciptakan suara gesekan fisik yang intens dan letapan busur listrik kecil saat berputar pada puluhan ribu RPM.
• Siulan Aliran Udara Kecepatan Tinggi: Kecepatan operasi puluhan ribu RPM jauh lebih tinggi daripada motor induksi standar (biasanya maks 3.000 RPM). Bilah kipas atau inti rotor yang memotong udara pada kecepatan tersebut menghasilkan gesekan udara dan suara siulan yang keras. Ini juga alasan mengapa pengering rambut dan penyedot debu kelas atas beralih ke 'motor DC brushless berkecepatan tinggi (BLDC)' untuk operasi yang lebih senyap.