Remember MY Senior High School Time

Motor 3 Fasa

Motor Brushless Direct Current( BLDC) adalah salah satu jenis motor yang cepat populer. BLDC motor digunakan di dunia industri seperti Permobilan, Atmosphere, Konsumen, Otomasi Medis, Industri dan Peralatan Instrumentasi. Sesuai dengan namanya, BLDC motor tidak menggunakan sikat atau Brush untuk pergantian medan magnet(komutasi), tetapi dilakukan secara elektronis commutated. Motor BLDC mempunyai banyak keuntungan dibandingkan dengan DC motor dan Motor induksi biasa. Keuntungan itu antara lain:

* Kecepatan yang lebih baik untuk melawan karakteristik tenaga putaran

* tanggapan Dinamis tinggi

* Efisiensi tinggi

* Tahan lama atau usia pake’nya lebih lama

* Nyaris tanpa suara bila dioperasikan

* Speed range yang lebih luas

Sebagai tambahan, perbandingan tenaga putaran lebih besar dibanding dengan ukuran motornya artinya dengan ukuran motor yang relatif kecil udah bisa didapetin torsi yang lebih besar.Jadi ini sangat bermanfaat bila akan digunakan dimesin yang sangat kritis terhadap beban dan tempat pemasangan. Di posting ini kita akan mendiskusikan secara detil konstruksi, prinsip kerja, karakteristik dan aplikasi motor BLDC.

KONSTRUKSI DAN PRINSIP KERJA

BLDC motor adalah suatu jenis motor-sinkhron. Artinya medan magnet yang dihasilkan oleh stator dan medan magnet yang dihasilkan oleh Rotor berputar di frekwensi yang sama. BLDC motor tidak mengalami Slip , tidak seperti yang terjadi pada motor induksi biasa.

Stator

Stator suatu BLDC motor terdiri dari tumpukan baja laminasi dengan lilitan ditempatkan di slot (seperti ditunjukkan di Gambar 3). Secara kebiasaan, stator menyerupai motor induksi; tetapi lilitannya dibuat sedikit berbeda. Kebanyakan BLDC motor mempunyai tiga gulungan-stator dihubungkan secara bintang. Masing-Masing ini lilitan dibangun dengan banyak coil saling behubungan untuk membentuk suatu lilitan. Satu atau lebih coil ditempatkan dalam slot dan mereka saling behubungan untuk membuat suatu lilitan. Masing-Masing ini lilitan dibagi-bagikan diatas batas luar stator untuk membentuk suatu bilangan genap kutub.

Ada dua jenis gulungan-stator : bentuk trapesium dan motor sinusoidal. Pembedaan ini dibuat atas dasar interkoneksi coil di dalam gulungan-stator untuk memberikan tipe yang berbeda terhadap Back Electromotive Force ( EMF). Apa itu yang dimaksud dengan Back EMF, nanti kita bahas belakangan.


Rotor

Rotor dibuat dari magnet tetap dan dapat desain dari dua sampai delapan kutub Magnet Utara(N) atau Selatan(S).

Material magnetis yang bagus sangat diperlukan untuk mendapatkan kerapatan medan magnet yang bagus pula. Biasanya magnet ferrit yang dipakai untuk membuat magnet tetap. Tetapi dewasa ini dengan kemajuan teknologi, campuran logam sudah kurang populer untuk digunakan.Benar sekali magnet Ferrit lebih murah, tetapi material ini mempunyai kekurangan yaitu flux density yang rendah untuk ukuran volume material yang diperlukan untuk membentuk rotor.

Seakarang ini lagi dikembangkan material campuran logam yang diharapkan bisa memberikan perbandingan size-to-weight yang lebih tinggi dan tenaga putaran yang lebih untuk motor ukuran sama yang menggunakan magnit ferrite.

Neodymium ( Nd), Samarium Unsur kimia/kobalt ( Smco) dan campuran logam Neodymium, dan Ferrite Borium ( Ndfeb) adalah beberapa contoh logam magnit yang sudah mulai jarang.

Hall Sensor

Tidak sama dengan DC motor brushed, pergantian suatu BLDC motor dikendalikan secara elektronis. Untuk memutar motor BLDC, gulungan-stator harus diberi tenaga dengan suatu urutan. Adalah penting untuk mengetahui posisi rotor dalam rangka memahami lilitan yang mana akan diberi tenaga mengikuti urutan.Posisi rotor dideteksi menggunakan Hall Sensor yang ditempelkan ke dalam stator.

Kebanyakan BLDC motor mempunyai tiga hall Sensor yang dipasang di stator pada ujung non-driving dari motor.

Kapan saja kutub maknetis rotor lewat dekat hall Sensor, mereka memberi suatu isyarat rendah atau tinggi, menandakan N atau kutub sedang menghantar dekat sensor itu. yang didasarkan pada Kombinasi tiga Hall Sensor , urutan pergantian yang tepat dapat ditentukan.

Dalam Gambar 5 ditunjukan posisi pemasangan hall sensor yaitu di salah satu ujung rotor yang tidak digunakan untuk beban. Pemasangan Hall sensor ini sangat kritis sekali harus benar-benar sesuai dengan posisi magnet pada rotor. Kesalahan posisi pada pemasangan akan menyebabkan kesalahan pula pada saat pemberian tegangan pada lilitan stator. Biasanya Hall sensor ini dipasang pada suatu board atau PCB dengan posisi yang sudah fix kira-kira selisih 60° sampai 120° antara sensor yang satu dengan yang lain.

Sekarang ini kelihatannya hall sensor mulai ditinggalkan, dan diganti dengan resolver. Fungsi dari Resolver ini sama dengan Hall Sensor hanya bentuk dan cara menentukan posisi magnet rotor berbeda. Resolver sebenarnya gabungan dari Rotary Encoder dan Hall Sensor. Satu sisi Encoder difungsikan sebagai Speed feedback sekaligus juga sebagai penentu posisi rotor, sedangkan hall sensor untuk melihat posisi medan magnet rotor.

Satu pengalaman yang pernah saya alami yaitu waktu saya kerja di salah satu pabrik plastik di malang. Waktu itu motor BLDC di salah satu mesin rusak gara-gara bearingnya aus. Waktu itu saya sama temen-temen belum tahu teori ini, jadi asal bongkar saja, termasuk resolver yang terpasang di bagian belakang motor juga dilepas. Selesai ganti bearing, motor dirakit lagi, resolver dipasang dan dengan yakinnya langsung pasang di mesin. Trial low speed bagus, begitu speed coba dinaikkan, motor langsung stall, ndak mau muter, seharian diubek ubek akhirnya ganti aja yang baru. Baru setelah ikut training Motion Control dari PT. Siemens Indonesia, saya baru tahu bahwa memang posisi resolver harus benar-benar pas dengan posisi magnet rotor.

Teori Operasi

Untuk mudahnya pengertian bagaimana urutan exitasi lilitan pada stator lihat aja di gambar.