Konversi Listrik ke Mekanik

Perpindahan Energi Listrik ke Mekanik sangatlah fital dalam Sistem konversi Eneregi. Karena hal ini diperlukan disetiap industri, baik home industri maupun industri manufaktur. Selain itu menjadi sandaran utama dalam kebutuhan hidup sehari-hari. Terutama setiap sistem yang memerlukan tenaga mekanis dengan sumber energi dasar Listrik (Robotik).

Konsep Dasar Emisi Elektron

Emisi Medan Listrik (Field Emission)

Emisi elektron adalah suatu peristiwa terlepasnya satu atau lebih elektron dari ikatanya dalam suatu atom atau molekul. Energi minimal yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron dari orbitnya pada atom atau molekul tersebut didefenisikan sebagi energi ambang. Hal ini disebabkan karena logam mempunyai banyak elektron bebas. Daya tarik inti atom terhadap elektron terkeluar kurang kuat, sehingga elektron mudah terlepas jika diberi tenaga dari luar. Walaupun logam mempunyai banyak elektron bebas yang bergerak bebas tetapi masih cukup untuk menahan elektron pada permukaan logam, sehingga terjadi emisi elektron, maka diperlukan suatu energi untuk mengatasi daya tarik inti atom. Besarnya energi mengatasi daya tarik inti atom oleh sebuah elektron sehingga elektron bisa melompat keluar dari permukaan logam dapat di defenisikan sebagai fungsi kerja (eV, elektron volt).

Pada katoda dikenakan medan listrik yang cukup besar sehingga tarikan yang terjadi dari medan listrik pada elektron menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk lompat keluar dari permukaan katoda.

Alat yang mengubah energi listrik menjadi mekanik disebut dengan MOTOR. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu. Pada dasarnya ada 2 jenis motor berdasar sumber listrik yang diperlukan, yaitu Motor AC dan Motor DC.

1. Motor AC

Motor AC adalah motor yang menggunakan sumber tegangan AC. Umumnya digunakan pada torsi yang cukup besar ( robot industri ). Magnet yang digunakan adalah elektromagnet

2. Motor DC 

Motor DC adalah motor yang menggunakan sumber tegangan DC. Umumnya digunakan pada torsi yang relatif kecil. Pada umumnya menggunakan magnet permanen. Beberapa motor arus searah (DC) pun memerlukan elektromagnet, contohnya pada motor traksi kereta api KRL Jabotabek, motornya arus searah (DC) 1500 Volt, medan penguatnya itu bukan magnet permanent, tapi elektromagnet. Motor DC pd KRL ini memiliki torsi yang cukup besar sehingga mampu menggerakkan KRL

Prinsip Kerja

Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnet. Sebagaimana kita ketahui bahwa : kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.

Prinsip dasar motor dan genartor itu sama saja, perubahan fluks medan magnet menimbulkan tegangan v = - d(fluks)/dt.

Prinsip dasar kerja motor listrik adalah F = il x B (F=gaya, l= panjang kawat, i=arus yang mengalir di kawat l, B = fluks medan magnet, x operator cross vektor). Pada motor AC 3-fasa superposisi medan magnet masing-masing fasa menyebabkan terjadi medan putar sebsar n=120f/p (n=putaran rpm, f=frekwensi, p=jumlah pole), medan putar di stator inilah yang menggerakkan rotor, rotor berusaha mengejar stator, perbedaan putaran medan putar di stator dan putaran rotor ini dinamakan slip. 

Prinsip Dasar

Pada motor AC 1-fasa (seperti kipas angin) tidak ada medan putar seperti pada motor 3-fasa. Untuk menimbulkan slip (menggerakkan rotor) pada keadaa t+=0 perlu torsi awal, fungsi kapasitor adalah untuk menimbulkan perbadaan fluks sebagai torsi awal memutar motor. Jadi, kapasitor itu perlunya hanya untuk meng-inisiasi putaran saja, selanjutnya kapasitor tidak berfungsi, sehingga kalau kapasitor kipas angin anda rusak, putar saja blade-nya nanti motornya akan mutar seperti biasa.