Bagaimana Cara Kerja Motor Listrik

Seperti yang telah dibahas sebelumnya, generator mengubah energi mekanik menjadi listrik. Sebuah motor bekerja pada prinsip yang sama, tetapi dalam arah yang berlawanan – mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Untuk melakukan ini, sebuah motor membutuhkan magnet khusus yang dinamakan elektromagnet.

Motor listrik menggunakan magnet untuk menghasilkan gerakan. Jika Anda pernah bermain dengan magnet maka Anda tahu tentang hukum fundamental dari semua magnet:  kutub-kutub magnet yang senama akan tolak-menolak sedangkan kutub-kutub tidak senama akan tarik-menarik. Jadi jika Anda memiliki dua bar magnet dengan ujung kutub yang ditandai “utara” maka mereka akan saling tolak-menolak, dan jika dua kutub bar magnet tersebut ditandai “utara” dan satunya lagi “selatan” maka mereka akan saling tarik-menarik.

Di dalam motor listrik, gerakan tarik-menarik dan tolak-menolak inilah yang akan menciptakan gerak rotasi. Pada gambar diatas, Anda bisa lihat dua unit magnet di dalam motor. Armature (atau rotor) merupakan elektromagnet sedangkan field magnet adalah magnet permanen (yang diam di sisi samping).

Pada gambar di samping adalah sebuah motor listrik sederhana. Di sisi luar terdapat kaleng metal (besi) yang membentuk tubuh motor, poros (axle) dan dua kabel yang digunakan untuk menghubungkan ke baterai. Kabel yang menghantarkan listrik ke motor akan membuat axle berputar, jika anda membalikkan dua kabel tersebut maka axle akan berputar dalam arah yang berlawanan. Nylon end cap (penutup yang terbuat dari nilon) berfungsi sebagai penutup dan bisa dibuka untuk melihat isi di dalam motor tersebut. Di dalam end cap terdapat brush. Brushes mentransfer power dari baterai ke komutator.

Untuk memahami bagaimana cara kerja motor listrik, kuncinya adalah memahami dahulu bagaimana cara kerja elektromagnet. Di gambar berikut adalah contoh lain untuk mempermudah pemahaman cara kerja sebuah motor listrik. Sebuah paku digulung dengan kawat dan dihubungkan ke baterai. Jika aliran listrik mengalir melalui kawat maka medan magnet akan terjadi di sekitar paku menyebabkan terbentuknya kutub utara dan kutub selatan. Jika aliran listrik di non-aktifkan maka sifat magnetiknya pun menghilang.

Elektromagnet menjadi sangat bermanfaat ketika mereka ditempatkan pada sumbu antara dua magnet stasioner. Jika kutub selatan elektromagnet diletakkan berdekatan dengan kutub selatan pada magnet stasioner dan kutub utara dengan kutub utara stasioner lainnya, maka elektromagnet akan berputar sampai kutub yang berlawanan bertemu.

Jika hanya berputar setengah lingkaran maka masih saja percuma. Ini tidak akan sangat membantu, kecuali polaritas elektromagnet tergantung pada arah aliran arus. Salurkan aliran listrik pada satu arah dan kutub utara magnet berada di satu sisi, balikkan arus listrik tersebut maka kutub utara akan berada di sisi lainnya. Dalam motor, perangkat yang dinamakan komutator bertugas untuk membolak-balikkan arah aliran arus listrik sehingga ketika kutub elektromagnet terus berpindah tempat dari satu sisi ke sisi lainnya maka magnet akan berhasil berputar.

Anda bisa lihat gambar armature diatas (depan, samping vertikal, dan samping horizontal), sebuah komutator hanyalah sepasang pelat yang melekat di as roda (axle). Piring ini menyediakan dua koneksi untuk kumparan elektromagnet.

Proses membolak-balikkan arus aliran listrik dikerjakan oleh komutator dan brushes. Gambar diagram dibawah menunjukkan cara kerja komutator dan brushes untuk menghantarkan listrik mengalir ke elektromagnet dan juga membalikkan arus aliran elektron (listrik) pada saat yang tepat. Komutator ditempelkan pada axle elektromagnet sehingga mereka ikut berputar bersama magnet tersebut. Brushes hanyalah dua potong logam atau karbon yang membuat kontak pada komutator.

Seringkali Anda melihat elektromagnet pada motor memiliki 3 cabang, tujuannya dibuat agar menjadi 3 cabang karena beberapa alasan, ini salah satunya: Ketika armature berada di posisi horizontal, kedua kutub pada elektromagnet berganti mengakibatkan pergerakan armature tersentak sebentar. Masalah ini bisa diatasi dengan membuat armature pada motor menjadi 3 cabang.