Perbedaan Motor Brushless Dan Brushed Prinsip kerja, Konstruksi, dan Aplikasi

Motor listrik telah menjadi bagian penting dari kehidupan kita, Motor Listrik ditemukan di semua jenis perangkat mulai dari mobil listrik hingga drone, robot, dan Perangkat Elektronik lainnya. 

Secara umum, Motor listrik adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, Motor Listrik biasanya disebut sebagai kebalikan dari generator karena motor beroperasi pada prinsip yang sama dan secara teoritis dapat diubah menjadi generator. 

Motor Listrik pada dasarnya digunakan dalam situasi di mana gerakan rotasi diperlukan dan motor juga bisa di temukan dalam aplikasi peralatan (motor getaran), robot, peralatan medis, mainan, dan banyak lagi.

Motor listrik dapat dikategorikan menjadi dua kategori besar berdasarkan jenis sumber daya yang digunakan yaitu: Motor AC dan Motor DC. 

Seperti namanya, motor AC secara umum ditenagai menggunakan sumber daya AC (fase tunggal atau tiga fase) dan sebagian besar digunakan dalam aplikasi Industri dan Aplikasi berat yang membutuhkan torsi yang kuat.

Motor DC (yang menjadi fokus kami pada artikel ini) di sisi lain biasanya lebih kecil dan digunakan dalam aplikasi berbasis baterai (atau dicolokkan ke sumber DC) di mana jumlah kerja yang dibutuhkan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan motor AC. 

Motor DC di temukan dalam beberapa aplikasi di perangkat mulai dari perangkat sehari-hari seperti gunting cukur hingga mainan untuk anak-anak, robot, dan drone.

Persyaratan pengunaan motor DC berbeda dari satu aplikasi ke aplikasi lainnya, karena satu aplikasi mungkin memerlukan lebih banyak torsi dan mengurangi kecepatan sementara yang lain mungkin memerlukan lebih banyak kecepatan dan mengurangi torsi, sehingga motor DC kadang-kadang diklasifikasikan dari jenis ini juga. Namun,yang paling banyak motor DC dapat diklasifikasikan menjadi tiga kategori atau jenis yang berbeda yaitu;

• Motor DC Brushed
• Motor DC Brushless
• Motor Servo.

Untuk Artikel ini, fokus kami adalah pada motor DC Brushless dan Brushed, saat kami memeriksa perbedaan di antara kedua motor inihampir mirip semua mulai dari prinsip kerja, Konstruksi, aplikasi, kelebihan dan kekurangan. Untuk tipe ketiga, Anda bisa membaca pada artikel Motor Servo.

Prinsip Kerja dan Konstruksi

Pengoperasian semua motor umumnya didasarkan pada dua prinsip yaitu; hukum ampere dan hukum faraday. 

Hukum pertama menyatakan bahwa konduktor listrik yang ditempatkan dalam medan magnet akan mengalami gaya jika ada arus yang mengalir melalui konduktor pada komponen yang tegak lurus terhadap medan itu. 

Prinsip Hukum yang kedua menyatakan bahwa jika sebuah konduktor digerakkan melalui medan magnet, maka setiap komponen gerak yang tegak lurus terhadap medan itu akan menghasilkan beda potensial antara ujung-ujung konduktor.

Berdasarkan hukum tersebut, motor listrik terdiri dari dua bagian utama; Sebuah magnet permanen dan sekelompok konduktor dililit menjadi sebuah kumparan. 

Dengan menghubungkan listrik ke kumparan itu menjadi dapat magnet dan berdasarkan fakta bahwa magnet akan tolak-menolak di kutub yang sama dan menarik di kutub yang berbeda, maka dari itu gerakan rotasi bisa terjadi.

Motor DC Brushed

Motor DC Brushed dikenal sebagai salah satu motor paling awal dan paling sederhana karena menerapkan hukum yang dijelaskan di atas dengan cara yang paling sederhana. 

Seperti yang dijelaskan pada gambar di bawah ini, konstruksi motor DC Brushed terdiri dari stator tetap yang terbuat dari magnet permanen dan armature bergerak (Rotor) di mana komponen seperti komutator, sikat, dan cincin pemisah yang semuanya ditempatkan di dalam motor.

Ketika daya disuplai ke motor (melalui baterai atau melalui tegangan AC ke DC yang terhubung ke sumber), listrik mengalir dari sumber ke armature melalui sikat yang biasanya terletak di sisi berlawanan dari poros motor. 

Sikat mentransfer arus listrik ke angker melalui kontak fisik dengan komutator, Segera setelah armature (gulungan kawat) diberi energi, ia mulai berperilaku seperti magnet dan pada saat itu kutubnya mulai menolak kutub magnet permanen yang membentuk stator. 

Saat kutub menolak, poros motor tempat armature terpasang mulai berputar dengan kecepatan dan torsi yang bergantung pada kekuatan medan magnet di sekitar armature.

Kekuatan medan magnet biasanya di pengaruhi oleh tegangan yang diberikan pada sikat dan kekuatan magnet permanen yang digunakan untuk stator.

Motor DC Brushless

Meskipun Motor DC Brushles menggunakan prinsip elektromagnetisme yang sama, motor brushless di sisi lain lebih kompleks, untuk mengetahui kelebihan dan Aplikasi Motor DC brushless silahkan baca Motor DC Brushless kelebihan dan Aplikasi.

Motor DC Brushles adalah hasil dari perkembangan motor yang di lakukan untuk meningkatkan efisiensi motor DC Brushed dan dapat secara sederhana digambarkan sebagai motor yang tidak mengadopsi penggunaan sikat untuk menghantarkan tegangan ke angker.

Namun, sifat sederhana dari deskripsi itu bisa membuat kita bertannya tannya tentang bagaimana motor mendapat tenaga dan bagaimana gerakan bisa dicapai tanpa sikat yang akan saya coba jelaskan.

Berbeda dengan konstruksi motor Brushed (Dengan Sikat), Pada motor Brushless (Tanpa Sikat) penempatannya di balik.

Armature yang pada kasus motor brushed berputar di dalam stator, Maka di bikin diam pada motor brushless dan magnet permanen yang pada motor brushed tetap, berfungsi sebagai rotor pada motor brushless. 

Sederhananya, stator untuk motor DC brushless terdiri dari kumparan sedangkan rotornya (di mana poros motor terpasang) terdiri dari magnet permanen.

Sejak di temukannya motor brushless yang dapat menghilangkan penggunaan sikat untuk memberikan daya ke angker, switching (pergantian) menjadi lebih kompleks dan dilakukan secara elektronik menggunakan tambahan set komponen elektronik (seperti amplifier dipicu oleh komponen pergantian seperti encoder optik) untuk bisa menggerakkan motor.

Algoritma pergantian untuk motor DC Brushless dapat dibagi menjadi dua; Pergantian berbasis sensor dan tanpa sensor.

Dalam pergantian berbasis sensor, sensor hall bisa ditempatkan di sepanjang kutub motor, Fungsi hall sensor pada motor BLDC untuk memberikan informasi ke rangkaian kontrol untuk membantu memperkirakan posisi rotor. Ada tiga algoritma populer yang digunakan untuk pergantian berbasis sensor;

1. Pergantian trapesium
2. Pergantian sinusoidal
3. Kontrol vektor (atau berorientasi bidang).

Masing-masing algoritma kontrol ini memiliki kelebihan dan kekurangan dan algoritma dapat diimplementasikan dengan cara yang berbeda tergantung pada perangkat lunak dan desain perangkat keras elektronik untuk membuat perubahan sesuai yang diperlukan.

Dalam pergantian tanpa sensor di sisi lain, pada sebelumnya sensor ditempatkan di dalam motor, rangkaian kontrol dirancang untuk mengukur EMF untuk memperkirakan posisi rotor.

Algoritma tanpa sensor berkinerja cukup baik dan dengan biaya yang lebih rendah karena biaya sensor yang di gunakan dapat dihilangkan tetapi implementasinya jauh lebih kompleks dibandingkan dengan algoritma berbasis sensor.

Kelebihan dan Kekurangan

Pada Motor DC Brushed, sikat-sikat berada dalam kontak konstan dengan komutator yang berputar, Hal ini menyebabkan gesekan yang dihasilkan dan ini dapat menyebabkan energi panas dan meyebabkan keausan dari sikat. 

Dengan demikian, motor DC Brushed memiliki efisiensi yang rendah dan membutuhkan perawatan secara berkala. 

Sikat Pada Motor Brushed menciptakan banyak gesekan, dan gesekan sama dengan panas (kehilangan energi) dan keausan. 

Kelebihan Motor DC Brushless tanpa adanya gesekan dan dengan demikian memiliki efisiensi yang sangat tinggi, tidak memerlukan perawatan dan bertahan lebih lama daripada motor DC brushed.

Namun, motor DC brushed harganya lebih murah dibandingkan dengan motor brushless karena desainnya yang sederhana. 

Motor DC brushless di sisi lain cukup mahal karena desainnya yang kompleks dan biaya tambahan dari komponen elektronik sebagai pengontrol yang diperlukan untuk menggerakkannya.

Aplikasi

Motor DC brushless lebih populer akhir-akhir ini, motor DC brushed masih digunakan dalam peralatan rumah tangga sehari-hari, mainan anak-anak, dan dalam aplikasi industri karena kemudahan rasio kecepatan terhadap torsi yang dapat divariasikan. 

Karena biaya rendah, motor DC brushed digunakan dalam aplikasi di mana perangkat dengan harga lebih murah daripada harga motornya.

Motor DC brushless di sisi lain telah menjadi motor dengan aplikasi di semua jenis perangkat, dari peralatan medis, robot dan drone hingga mobil listrik, perkakas listrik, dll.

Motor DC brushless pada dasarnya digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan efisiensi tinggi, umur panjang, dan sepadan dengan biayanya.

Faktor yang perlu dipertimbangkan saat memilih antara Motor DC Brushless dan Brushed

Selain kecepatan, torsi, daya yang di butuhkan, dan persyaratan dasar lainnya untuk beberapa aplikasi peralatan, di bawah ini adalah tiga faktor yang menurut saya juga dapat dipertimbangkan saat membuat keputusan tentang jenis motor apa yang akan digunakan untuk aplikasi program.

1. Masa Pakai / Kehidupan Layanan
2. Efisiensi
3. Kontrol/Aktuasi
4. Biaya

Masa Pakai / Kehidupan Layanan

Masa pakai menggambarkan berapa lama motor diperlukan untuk beroperasi sebelum rusak, Hal ini penting karena Motor DC Brushed seperti yang disebutkan sebelumnya lebih mudah aus akibat gesekan antara sikat dan komutator. 

Oleh karena itu, penting untuk memastikan bahwa aplikasi yang di gunakan adalah aplikasi di mana motor akan berfungsi sepanjang masa pakai atau aplikasi di mana servis motor akan dianggap normal dan murah jika Motor DC Brushed akan digunakan. 

Contoh yang baik adalah pada mainan anak-anak, dimana mainan tersebut biasanya dibuang atau dirusak sebelum motornya aus. 

Dalam aplikasi dengan masa pakai yang lama dan servis motor bukanlah pilihan yang tepat, menggunakan motor DC brushless biasanya merupakan pilihan yang tepat.

Efisiensi

Umumnya, motor DC Brushless memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan motor DC brushed tetapi ada kasus motor brushless inti tanpa besi dengan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan motor brushless yang setara. 

Namun, penting untuk mengevaluasi efisiensi yang dibutuhkan secara keseluruhan dan membandingkannya dengan masing-masing motor sebelum membuat keputusan. Dalam kebanyakan kasus di mana efisiensi adalah faktor penentu, motor DC brushless biasanya yang akan di gunakan.

Kontrol/Aktuasi

Ini biasanya merupakan salah satu penyebab kurang efektifnya jika menggunakan Motor DC Brushless. Peralatan tambahan seperti pengontrol dll., membuat aktuasi lebih kompleks dibandingkan dengan Motor DC Brushed yang dapat ditenagai/digerakkan dengan metode yang sepele seperti menghubungkan baterai di terminalnya. 

Anda harus memastikan jumlah kerumitan yang terlibat apabila menggunakan motor DC brushless untuk proyek tersebut dan elektronik pendukung seperti pengontrol yang sudah tersedia. 

Terlepas dari kesederhanaan Motor DC Brushed, Motor ini terkadang tidak cocok untuk aplikasi presisi tinggi. Sementara motor DC Brussless dapat dengan mudah dihubungkan ke pengontrol seperti Arduino, menghubungkan BLDC dengan Arduino Uno jauh lebih rumit, namun ESC (Electronic Speed Controller) mempermudah antarmuka BLDC dengan mikrokontroler.

Biaya

Kompleksitas desain motor DC brushless membuatnya sangat mahal jika dibandingkan dengan motor DC brushed. 

Pastikan biaya tambahan berada dalam batas yang terjangkau untuk proyek tersebut sebelum menggunakan Motor DC brushless. 

Juga pertimbangkan biaya aksesori lain yang diperlukan untuk penggunaan Motor DC brushless sebelum membuat keputusan.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini