SEJARAH SINGKAT MOTOR LISTRIK DC

SEJARAH SINGKAT MOTOR LISTRIK DC

Motor Listrik DC atau DC Motor adalah suatu perangkat yang mengubah energi listrik menjadi energi kinetik atau gerakan (motion). Motor DC ini juga dapat disebut sebagai Motor Arus Searah. Seperti namanya, DC Motor memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Current) untuk dapat menggerakannya. Motor Listrik DC ini biasanya digunakan pada perangkat-perangkat Elektronik dan listrik yang menggunakan sumber listrik DC seperti Vibrator Ponsel, Kipas DC dan Bor Listrik DC.

Motor Listrik DC atau DC Motor ini menghasilkan sejumlah putaran per menit atau biasanya dikenal dengan istilah RPM (Revolutions per minute) dan dapat dibuat berputar searah jarum jam maupun berlawanan arah jarum jam apabila polaritas listrik yang diberikan pada Motor DC tersebut dibalikan. Motor Listrik DC tersedia dalam berbagai ukuran rpm dan bentuk. Kebanyakan Motor Listrik DC memberikan kecepatan rotasi  sekitar 3000 rpm hingga 8000 rpm dengan tegangan operasional dari 1,5V hingga 24V. Apabile tegangan yang diberikan ke Motor Listrik DC lebih rendah dari tegangan operasionalnya maka akan dapat memperlambat rotasi motor DC tersebut sedangkan tegangan yang lebih tinggi dari tegangan operasional akan membuat rotasi motor DC menjadi lebih cepat. Namun ketika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut turun menjadi dibawah 50% dari tegangan operasional yang ditentukan maka Motor DC tersebut tidak dapat berputar atau terhenti. Sebaliknya, jika tegangan yang diberikan ke Motor DC tersebut lebih tinggi sekitar 30% dari tegangan operasional yang ditentukan, maka motor DC tersebut akan menjadi sangat panas dan akhirnya akan menjadi rusak.

Pada saat Motor listrik DC berputar tanpa beban, hanya sedikit arus listrik atau daya yang digunakannya, namun pada saat diberikan beban, jumlah arus yang digunakan akan meningkat hingga ratusan persen bahkan hingga 1000% atau lebih (tergantung jenis beban yang diberikan). Oleh karena itu, produsen Motor DC biasanya akan mencantumkan Stall Current pada Motor DC. Stall Current adalah arus pada saat poros motor berhenti karena mengalami beban maksimal.

Tabel 1856 - 1873: Dari penemuan dinamo ke motor dc

1856	Werner Siemens (Jerman) membangun generator listrik dengan lilitan armature double-T. Dia adalah orang pertama yang menempatkan belitan ke dalam slot. Penemuan ini menandai titik balik dalam desain mesin listrik. Semua desain sebelumnya menghilang dari pasar selama beberapa dekade berikutnya. Sampai saat ini, hampir semua motor listrik dibangun dengan gulungan di slot. Pada 1856, Siemens memproduksi sekitar 50 perangkat seperti itu untuk kereta api Bavaria. Mesin pertama dirancang untuk memberikan pulsa untuk telegraf dan dioperasikan dengan tangan. Mereka tidak memasok energi listrik yang berkelanjutan.	Siemens double-T armature winding Poggendorffs Annalen der Physik 101 (1857) Taf. II

1861- 1864

James Clerk Maxwell (Inggris) merangkum semua pengetahuan terkini tentang elektromagnetisme dalam 20 persamaan mendasar. Sekitar 1882, Oliver Heaviside (Inggris) menggunakan kalkulus vektor dan mengurangi 12 persamaan lebih lanjut menjadi hanya 4 persamaan dengan 4 variabel. Persamaan ini masih berlaku hingga hari ini dan sepenuhnya menggambarkan teori teknik elektro.

1866- 1867

Siemens mengembangkan mesin dinamo-listrik berdasarkan armature double-T. Akhirnya, generator listrik yang kuat tersedia dan kedatangan listrik dimulai. 1871 Armature double-T Siemens memiliki kelemahan menghasilkan arus searah yang berdenyut. Zénobe Théophil Gramme (Belgia) memecahkan masalah dengan penemuan cincin jangkar, yang menghasilkan tegangan DC halus. Pada tahun-tahun berikutnya, mesin-mesin Gramme bersaing ketat dengan mesin armature double-T Siemens. Konstruksi Gramme, bagaimanapun, tidak lagi digunakan hari ini. Gramme's anchor ring, 1871 Photo: Wikipedia 1872- 1875  Friedrich von Hefner-Alteneck (Jerman), rekan dekat Werner Siemens, memulai pengembangan motor jangkar drum. Dia membungkus kawat di sekitar jangkar berbentuk silinder. Ini meningkatkan mesin jangkar T ganda, yang sekarang juga dapat menghasilkan tegangan DC yang lancar. Pada tahun 1875, ia mengurangi masalah arus eddy dengan menggunakan kabel besi bukannya besi padat untuk inti magnetik. Siemens' drum armature, app. 1872 (sliced model) Photo: Science Museum, London

1873	Auguste Pellerin (Franzose) mengusulkan untuk membagi inti besi menjadi beberapa lembaran baja terpisah yang saling terisolasi untuk menghindari kerugian arus eddy. Namun, dia tidak mengejar idenya lebih jauh.

Dengan komutator Ritchie, drum drum dari Siemens dan Hefner Alteneck dan laminasi sirkuit magnetik semua fitur desain penting dari motor DC listrik modern diketahui.

Motor DC masa depan tidak muncul dari pengembangan Jedlik, Jacobi, Davenport, Davidson, Page atau penemu awal lainnya, yang desainnya akhirnya terbukti lebih rendah, tetapi dari mesin dinamo Siemens.

J. Zoellner menulis pada tahun 1885: "Sejarah motor elektromagnetik berakhir pada masa kanak-kanaknya, atau lebih tepatnya, sejalan dengan sejarah dinamo."

Jadwal 1885 - 1893: Sistem tiga fase dan motor induksi

1882-1889	Nikola Tesla (Kroasia, naturalisasi AS-Amerika) sudah memikirkan sistem tegangan multi-fase saat belajar di Graz / Austria pada tahun 1882. Dia beremigrasi ke Amerika pada tahun 1884 dan meluncurkan perusahaan kecil dan laboratorium pengembangan pada tahun 1886 di New York. Sementara itu, profesor Italia Ferraris berhasil membangun motor induksi dua fase kecil pada tahun 1885 (lihat di bawah). Tesla tidak tahu apa-apa tentang motor induksi Ferraris dan mengembalikannya segera setelah itu. Dia juga membangun serangkaian model fungsional. Tesla jatuh dengan investor pada tahun 1886 dan sekarang harus mencari nafkah sebagai buruh untuk dua tahun ke depan, sementara ia terus bekerja pada penemuannya. Pada tahun 1887 Tesla mengajukan paten pertamanya untuk sistem AC dua fase dengan empat saluran tenaga listrik, yang terdiri dari generator, sistem transmisi dan motor multi-fase. George Westinghouse menjadi sadar akan Tesla pada Mei 1888 karena pidatonya yang luar biasa di Pittsburgh kepada American Institute of Electrical Engineers. Dia membeli lebih dari 40 patennya untuk $ 1 juta. Selain itu, Westinghouse mempekerjakan Tesla sebagai konsultan untuk perusahaannya. Tesla masih gagal mengenali keunggulan sistem tegangan tiga fase. Selama bekerja di Westinghouse, ia berkonsentrasi pada mesin induksi dua fase dan satu fase dengan frekuensi yang relatif tinggi (125 Hz dan 133 Hz). Pada akhirnya, ia gagal membangun motor induksi yang andal dan membuat Pittsburgh dan Westinghouse Company tidak puas pada 1889. Westinghouse kemudian menghentikan semua perkembangan motor induksi. Hanya setelah perusahaan AEG Jerman dengan mesin Dolivo-Dobrovolsky (lihat di bawah) membuktikan bahwa motor induksi tiga fase yang andal dapat dibangun, Westinghouse memulai kembali pengembangan motor tiga fase pada 1892. Upaya ini sudah berhasil pada tahun 1893 - namun, tanpa keterlibatan Tesla, yang telah beralih ke topik lain.
1885	Galileo Ferraris (Italia) membangun motor induksi pertama. Seperti Tesla, ia menggunakan dua fase. Namun, Ferrari salah percaya bahwa motor seperti itu tidak akan pernah bisa melebihi efisiensi 50%. Karena itu ia kehilangan minat dan tidak terus mengembangkan mesinnya.	Schematic drawing of Ferraris' first induction motor from his patent application, 1885
1887- 1889	Charles Schenk Bradley (AS-Amerika) telah bereksperimen dengan generator multi-fase sebelum publikasi karya Ferraris. Pada 1887/88 ia diberikan beberapa paten AS tentang hal ini. Pertama pada dua fase dan kemudian juga pada sistem tiga fase. Tetapi Bradley tidak pernah menggunakan penemuannya secara praktis.	Bradley's induction motor from his patent application, 1887
1887- 1888	Friedrich August Haselwander (Jerman) dari Offenburg / Baden adalah yang pertama muncul dengan ide untuk menggunakan tegangan bolak-balik tiga fase dan sistem arus pada Juli 1887. Dia membangun generator sinkron tiga fase pertama dengan kutub yang menonjol. Namun, German Post (otoritas pos) melarang pengoperasian mesinnya karena takut akan gangguan saluran telegraf. Aplikasi paten Haselwander juga gagal.	Haselwander's synchronous motor, 1887
1889-1891	Michael Dolivo-Dobrowolsky (Rusia, Swiss yang dinaturalisasi), kepala tukang listrik di perusahaan AEG di Berlin, membangun ide-ide dasar Tesla dan Ferraris dan meningkatkannya secara signifikan. Dia merancang motor induksi sangkar tiga fase, yang masih banyak digunakan hingga saat ini. Di awal 1889, motor pertamanya berjalan dengan baik. Kemudian, Dolivo-Dobrovolsky juga menciptakan motor induksi ring slip tiga fase dengan resistor start.	Dolivo-Dobrowolsky's first three-phase cage-induction motor, 1889 Illustration from ETZ, 1917 [9]
1889-1893	Dalam paten Inggris April 1889 Jonas Wenström (Swedia) menjelaskan semua komponen sistem tenaga listrik tiga fase. Pada tahun 1890 ia membangun generator tiga fase. Tiga tahun kemudian, pada tahun 1893, sistem transmisi daya AC sepanjang 13 km dipasang di Swedia. Wenström mungkin tidak tahu apa-apa tentang peserta lain meskipun mereka unggul satu atau dua tahun ke depan.	Sketch from Wenström's patent application, 1890

Transmisi Energi

Dobrovolsky adalah yang pertama menyadari bahwa sistem tiga fase yang terhubung dalam bintang atau delta hanya membutuhkan tiga saluran listrik dan karenanya lebih murah daripada sistem dua fase (yang menggunakan empat saluran).

Pada bulan Agustus 1889 ia menerima paten atas penemuan transformator tiga fase berkaki tiga. Ini adalah awal dari kesuksesan sistem tiga fase arus bolak-balik di seluruh dunia.

Di bawah kepemimpinan Dolivo-Dobrowolsky dan bersama-sama dengan Maschinenfabrik Oerlikon dan chief engineer-nya Charles E.L. Brown, AEG membangun saluran transmisi tenaga listrik tiga fase pertama pada tahun 1891 lebih dari 175 km dari Lauffen (sungai Neckar) ke Frankfurt am Main, yang kemudian mencapai efisiensi luar biasa 96%. Saluran tersebut dapat menghasilkan daya output hingga 220 kW dan dioperasikan pada tegangan hingga 25 kV.

Lima tahun kemudian pada akhir 1896, saluran listrik Amerika pertama di AS diresmikan. Dibangun oleh Tesla dan Westinghouse, hotel ini mengarah dari Air Terjun Niagara ke Buffalo, NY dalam jarak 22 mil (35 km). Baris ini juga merupakan sistem tiga fase, yang Tesla telah pelajari untuk menghargai sementara itu. Namun, tiga transformator fase tunggal digunakan pada kedua ujung garis karena konstruksi transformator tiga kaki yang menguntungkan telah dipatenkan oleh Dobrovolsky. Jalur Niagara Falls dapat memberikan daya output hingga 750 kW pada tegangan hingga 11 kV.

Ringkasan

Franz Hillebrand menyelidiki pertanyaan prioritas atas nama Komite Ilmiah VDE pada tahun 1959 dalam studi menyeluruh tentang subjek [10]. Dia berkomentar:

"... Solusi dari masalahnya hampir di udara, dan karenanya tidak mengherankan bahwa jalur pemikiran yang sama terbentuk dalam banyak pikiran dan hampir bersamaan solusi yang sangat mirip diciptakan ...

Satu punya solusi, setidaknya pada prinsipnya, sudah ada di tangannya, tetapi menunda publikasi mereka selama tiga tahun yang berharga karena ia gagal mengenali maknanya karena kesalahan pemikiran (Ferrari);

yang lain benar-benar akrab dengan masalah ini, secara bertahap mengembangkan solusi teknis dalam bentuk yang dapat digunakan, tetapi hanya dalam spesifikasi paten dan dia tampaknya tidak memikirkan implementasi dalam kenyataan (Bradley).

Yang lain hampir secara kebetulan mendapatkan solusi yang tepat, langsung mengenalinya berkat bakat teknisnya, secara instan mengubahnya menjadi model skala kecil dengan cara yang benar dalam waktu yang sangat singkat, tetapi tidak memiliki bakat maupun dukungan ekonomi untuk membawa ide-idenya. untuk terobosan (Haselwander).

Satu lagi berjuang untuk solusi dalam karya intelektual yang gelisah, memimpikan pandangan fantastis yang dibuka oleh pemikirannya, dari ikatan kekuatan Niagara Falls dan hal-hal lain lebih banyak, tetapi tidak memiliki kemampuan untuk dengan cepat menemukan bentuk yang dapat digunakan secara teknis, atau menginspirasi karyawan untuk ide-idenya (Tesla).

Seseorang dengan jelas mengenali masalah, menciptakan solusi yang masuk akal secara teknis untuk seluruh area aplikasi, tetapi solusinya muncul terlambat satu atau dua tahun dalam perlombaan (Wenström).

Berikutnya datang seorang pria yang mengetahui situasi di bidang pasokan energi dengan baik, seorang penguasa yang menguasai masalah ini, yang digunakan untuk mengatasi kesulitan dalam pengembangan mesin listrik, yang menghubungkan keberanian dengan ketegasan dan memiliki nasib baik untuk bekerja. dengan ekonom berpandangan jauh (Dolivo-Dobrowolsky).

... Betapa sulitnya untuk mendistribusikan jasa dengan baik pada latar belakang ini! ...

Tesla adalah orang pertama yang bekerja secara intensif pada transmisi tenaga listrik melalui sistem arus bolak-balik multi-fase, ia adalah orang pertama yang menemukan dasar-dasar untuk transfer semacam itu dan merupakan yang pertama yang mempresentasikan prinsip-prinsip motor induksi multi-fase.

Bradley mengajukan paten pertama pada sistem transmisi daya AC dua fase dengan mesin sinkron dan empat kabel listrik. Dia juga menciptakan paten pertama untuk motor induksi tiga fase dengan belitan rotor hubung singkat sepenuhnya (induksi sangkar-tupai).

Haselwander adalah yang pertama merancang sistem transmisi tiga fase dengan mesin sinkron tiga fase dan tiga saluran transmisi. Dia membangun fasilitas pertama, dan memberikannya pertama kali untuk penggunaan praktis.

Dolivo-Dobrowolsky membuat motor induksi tiga fase pertama yang praktis dan praktis bermanfaat dengan rotor sangkar tupai. Dalam ceramah ilmiah luas dan esai, ia menjelaskan sifat dan karakteristik sistem tiga fase saat ini dan motor tiga fase ... dan dua tahun setelah pembangunan motor induksi 1/10 hp pertamanya, ia menempatkan 100 tenaga kuda tiga motor fase ke dalam operasi normal ... Dolivo-Dobrowolsky karenanya harus dilihat sebagai pelopor untuk pengenalan sistem arus tiga fase. "