PERBEZAAN MOTOR DAN PENJANA BBV 30203 K U M P U L A N 6 ELLYA RADZI | FARAH FADHIL | DANIAL NADZRI DR NUR HANIM SAADAH BINTI ABDULLAH BUKU PERTAMA
Pengenalan Binaan Motor dan Penjana Spesifikasi Mesin mengikut Jenis Motor dan Penjana 03 13 04 17 09 23 02 ISI KANDUNGAN Gambar berkaitan Motor dan Penjana 07 Prinsip Kendalian Motor dan Penjana Simulasi Kendalian/Operasi Motor dan Penjana Jenis-Jenis Motor dan Penjana Kelebihan dan Kekurangan Motor dan Penjana 25 Aplikasi Motor dan Penjana 27 Contoh Pengiraan Motor dan Penjana 30 Rumusan 34 Rujukan 35
Motor elektrik dan penjana adalah komponen asas sistem elektrik moden yang mana memainkan peranan yang berbeza dalam penukaran dan penghantaran tenaga. Kajian ini bertujuan untuk menyelidiki perbezaan yang rumit antara pelbagai jenis motor dan penjana, menjelaskan mekanisme, fungsi dan aplikasinya. Memahami perbezaan ini adalah penting bagi pengkaji kerana ia membentuk asas untuk penggunaan tenaga yang cekap dan kemajuan teknologi. Motor elektrik berfungsi sebagai tenaga kerja dalam pelbagai aplikasi, dari mesin industri hingga perkakas rumah. Mereka beroperasi pada prinsip menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal, membolehkan penjanaan gerakan. Interaksi rumit medan magnet dan arus elektrik dalam motor mendorong kefungsiannya. Menurut laman web Study.com mengenai topik ini, prinsip kerja motor melibatkan konduktor pembawa arus dan diasaskan pada aruhan elektromagnet. Semasa meneroka perbezaan antara jenis motor, pengkaji mendapati variasi ini berpunca daripada ciri reka bentuk yang berbeza dan aplikasi yang dimaksudkan. Sebaliknya, penjana melaksanakan tugas penting untuk menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik. Operasi penjana berasaskan kepada fenomena induksi elektromagnetik, prinsip yang dijelaskan oleh Faraday. Proses penukaran dalam penjana melibatkan putaran konduktor dalam medan magnet, mendorong daya gerak elektrik (EMF). Dalam bidang penjana, perbezaan bukan sahaja terletak pada reka bentuk mereka tetapi juga pada kapasiti mereka untuk menjana magnitud kuasa elektrik yang berbeza (D. Manney, 2017). Laporan ini akan mendedahkan nuansa dalam pelbagai jenis motor dan penjana, membongkar selok-belok yang menentukan fungsinya dan menyumbang kepada landskap kejuruteraan elektrik yang pelbagai. PENGENALAN 03 01
02 Motor Arus Terus (AT) Rajah 2.1.1 Bahagian-bahagian pada Motor Arus Terus Bil Bahagian Fungsi 1. Pemegun (Stator) Ia berfungsi untuk membekalkan medan magnet yang berputar pada pemutar. Medan magnet ini dihasilkan melalui 2 jenis belitan yang terdapat pada pemegun iaitu belitan pemula dan belitan larian. 2. Penggerak (Rotor) Rotor merupakan bahagian yang berputar dan menerima tenaga elektrik. 3. Angker (Armature) Ia merupakan satu bahagian motor yang berputar dan merupakan bahagian yang menerima tenaga elektrik. 4. Belitan Angker Ia berfungsi untuk mengalirkan arus supaya teras angker menjadi elektromagnet. 5. Teras Angker Ia berfungsi sebagai elektromagnet dan menghasilkan medan magnet yang akan bertindak bersama magnet pemegun untuk penghasilan daya putaran aci. 6. Lubang Alur Ia berfungsi sebagai laluan untuk belitan angker memisahkan angker kepada beberapa ruas. 7. Berus Karbon Ia berfungsi untuk membawa arus masuk ke belitan angker atau keluar dari belitan angker. 8. Penukartertib (Commutator) Ia berfungsi untuk menghubungkan pengaliran arus dari bekalan kepada belitan angker melalui berus karbon. Banyak binaan motor elektrik dan penjana dibina dengan cara yang sama dan boleh digunakan secara bergantian. Tenaga mekanikal boleh dipindahkan ke penjana kecil melalui penggunaan gear atau tali pinggang yang dipasang pada takal, sama seperti yang menyambungkan enjin kereta ke alternatornya (sejenis penjana). Dalam bahagian ini, akan dikupas lagi bahagian-bahagian dan fungsi yang terdapat pada motor dan penjana. BINAAN MOTOR DAN PENJANA 04 2.1 BINAAN MOTOR AT DAN AU JADUAL 2.1.1 BAHAGIAN DAN FUNGI MOTOR ARUS TERUS
Motor Arus Ulang Alik (AU) Rajah 2.1.2 Bahagian-bahagian pada Motor Arus Ulang alik Bil Bahagian Fungsi 1. Pemegun (Stator) Ia berfungsi untuk membekalkan medan magnet yang berputar pada pemutar. 2. Penggerak (Rotor) Rotor merupakan bahagian yang berputar dan menerima tenaga elektrik. 3. Angker (Armature) Ia merupakan satu bahagian motor yang berputar dan merupakan bahagian yang menerima tenaga elektrik. 4. Penukartertib (Commutator) Ia berfungsi untuk menghubungkan pengaliran arus dari bekalan kepada belitan angker melalui berus karbon. 5. Berus Karbon Ia berfungsi untuk membawa arus masuk ke belitan angker atau keluar dari belitan angker. 6. Perisai hujung Ia berfungsi untuk memegang pemutar dan galas bebola perlindungan bahagian motor. Penjana Arus Terus (AT) Rajah 2.1.3 Bahagian-bahagian pada Penjana Arus Terus Bil Bahagian Fungsi 1. Pemegun (Stator) Pemegun merupakan bahagian yang mempunyai lilitan medan yang menghasilkan medan magnet. Pemegun ini dipasang pada rangka dan merupakan bahagian yang tidak bergerak. 2. Penggerak (Rotor) Penggerak merupakan bahagian yang bergerak di dalam motor. Penggerak diletakkan pada bahagian tengah motor yang disambungkan dengan aci. 3. Angker (Armature) Angker merupakan satu bahagian yang terdapat dalam motor. Angker adalah bahagian yang bergerak dan juga merupakan bahagian yang menerima tenaga elektrik pada motor arus terus (DC). Angker mempunyai 3 bahagian yang berbeza iaitu belitan angker (armature winding), teras angker (armature core) dan juga lubang alur (groove hole). 4. Belitan Angker Kefungsian belitan angker adalah untuk mengalirkan arus supaya elektromagnet dapat dihasilkan oleh teras. 5. Teras Angker Teras angker adalah berfungsi sebagai elektromagnet yang menghasilkan medan magnet di mana ianya akan menghasilkan daya putaran pada aci setelah bertindak bersama magnet pemegun. 6. Lubang Alur Lubang alur pula dikenali sebagai laluan. Ianya dijadikan laluan kepada belitan angker untuk memisahkan angker kepada beberapa ruang. 7. Berus Karbon Berus karbon bertindak sebagai penghubung antara litar elektrik dengan bahagian pegun. 05 JADUAL 2.1.2 BAHAGIAN DAN FUNGI MOTOR ARUS ULANG ALIK JADUAL 2.1.3 BAHAGIAN DAN FUNGI PENJANA ARUS TERUS
Penjana Arus Ulang alik (AU) Rajah 2.1.4 Bahagian-bahagian pada Penjana Arus Ulang alik Bil Bahagian Fungsi 1. Pemegun(Stator) Berfungsi untuk menghasilkan medan magnet yang berputar kepada pemutar. 2. Penggerak(Rotor) Ianya diperbuat daripada bar-bar pengalir kuprum atau aluminium yang akan berfungsi sebagai pemutar mahupun penggerak. 3. Angker Fungsi angker adalah sebagai bahan yang menerima tenaga elektrik dan merupakan bahagian yang berputar, 4. Penukar Tertib Penukar tertib bahagian yang bekerja sebagai penghubung di mana ianya menghubungkan aliran arus dari bekalan kepada lilitan angker menggunakan berus karbon. 5. Berus Karbon Berus karbon pula bertindak untuk membawa setiap arus yang akan mengalir ke lilitan angker. 6. Penutup hujung Berperanan untuk melindungi komponen yang terdapat dalam motor daripada bendasing 06 JADUAL 2.1.4 BAHAGIAN DAN FUNGI PENJANA ARUS ULANG ALIK
GAMBAR BERKENAAN MOTOR DAN PENJANA 03 3.1 MOTOR 07 Rajah 3.1 Konsep asas medan magnet dan bahagian binaan motor.[14] Rajah 3.2 Perbezaan motor arus terus dan motor arus ulang alik.[8] Rajah 3.3 Hukum tangan kiri Fleming
GAMBAR BERKENAAN MOTOR DAN PENJANA 03 3.2 PENJANA 08 Rajah 3.4 Prinsip kerja bagi penjana arus terus dan penjana arus ulang alik. [9] Rajah 3.5 Bahagian dalam binaan penjana arus terus dan arus ulang alik. [10][11] Rajah 3.6 Contoh penggunaan penjana arus terus dan arus ulang alik dalam industri.[12][13]
04 Prinsip kendalian dalam konteks mesin elektrik ialah prinsip asas yang digunakan dalam mengendalikan sesuatu sistem seperti motor juga penjana. Prinsip kendalian bagi motor dan penjana turut merujuk kepada konsep juga pendekatan yang digunakan dalam mereka bentuk serta melaksanakan sesebuah sistem kawalan yang tidak lain tidak bukan adalah untuk memastikan cara kerja bagi mesin elektrik tersebut berupaya menjalankan fungsinya dengan baik dan teratur. Dalam subtopik ini, kita akan meneroka perbezaan antara pelbagai jenis motor dan penjana, memfokuskan pada prinsip kendaliannya. 4.1 Motor Motor ialah mesin yang menukarkan tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal. Ia beroperasi berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet, menggunakan interaksi antara arus elektrik dan medan magnet untuk menghasilkan gerakan mekanikal. Motor digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi, termasuk jentera perindustrian, perkakasan rumah, pengangkutan dan lain-lain untuk melaksanakan tugas, daripada menghidupkan kipas dan pam kepada memandu kenderaan dan jentera. Sejarah motor elektrik boleh dilihat kembali ke penghujung abad ke-19, dengan peristiwa penting dalam pembangunannya termasuk penciptaan motor elektrik pertama oleh Galileo Ferraris pada tahun 1832 dan penciptaan dinamometer DC oleh William Otis pada tahun 1888. PRINSIP KENDALIAN MOTOR DAN PENJANA 09 4.2 Penjana Penjana, berfungsi berdasarkan prinsip aruhan elektromagnet, menukarkan tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik [1]. Apabila gegelung penjana berputar dalam medan magnet, ia memotong garisan medan magnet, mendorong daya gerak elektrik (EMF) yang menjana arus elektrik [2]. Proses ini penting dalam loji kuasa, di mana penjana memainkan peranan penting dalam menukar pelbagai bentuk kuasa mekanikal, seperti wap, air atau angin, kepada kuasa elektrik untuk pengedaran dan penggunaan yang meluas.
04 10 PRINSIP KENDALIAN MOTOR DAN PENJANA 4.3 Hukum Flemming 4.3.1 Peraturan Fleming Tangan Kanan (Motor) Dalam motor, peraturan Fleming tangan kanan digunakan, di mana ibu jari, jari telunjuk dan jari tengah mewakili arah daya, medan magnet dan arus, masingmasing. Peraturan ini membantu dalam meramalkan arah gerakan yang terhasil dalam operasi motor. 4.3.2 Peraturan Fleming Tangan Kiri (Penjana) Sebaliknya, dalam penjana, peraturan Fleming sebelah kiri digunakan. Di sini, ibu jari menunjukkan arah gerakan, jari telunjuk menunjuk ke medan magnet, dan jari tengah menandakan arah arus teraruh. Peraturan ini membantu dalam meramalkan arah aliran arus dalam operasi penjana. 4.4 Perbezaan Prinsip Kendalian Motor dan Penjana Memahami perbezaan dalam prinsip kendalian antara motor elektrik dan penjana adalah penting untuk memahami peranan tersendiri kedua-dua mesin ini di dalam sistem elektrik. Motor dan penjana berkongsi prinsip asas tetapi mempamerkan fungsi sebaliknya. 4.4.1 Kendalian Motor Motor elektrik beroperasi berdasarkan interaksi antara medan magnet dan konduktor pembawa arus. Menurut buku teks kejuruteraan elektrik terkenal "Electric Machinery Fundamentals" oleh Stephen J. Chapman, motor menggunakan prinsip daya Lorentz, di mana konduktor pembawa arus mengalami daya apabila diletakkan dalam medan magnet [3]. Daya ini menyebabkan konduktor, selalunya dalam bentuk gegelung, berputar, menghasilkan gerakan mekanikal. Interaksi antara medan magnet dan arus mewujudkan kitaran putaran berterusan, membolehkan motor menukar tenaga elektrik kepada kerja mekanikal.
04 11 PRINSIP KENDALIAN MOTOR DAN PENJANA 4.4.2 Kendalian Penjana Sebaliknya, penjana, seperti yang diserlahkan dalam "Pengenalan kepada Elektrodinamik" oleh David J. Griffiths, memanfaatkan aruhan elektromagnet untuk menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik [4]. Apabila konduktor bergerak dalam medan magnet, daya gerak elektrik (EMF) teraruh merentasi konduktor, seperti yang digariskan oleh hukum aruhan elektromagnet Faraday. EMF teraruh ini menghasilkan penjanaan arus elektrik. Pada asasnya, penjana mengubah kerja mekanikal, selalunya daripada sumber seperti wap, air atau angin, kepada tenaga elektrik untuk diedarkan dan digunakan. Ciri-ciri tersendiri Perbezaan utama terletak pada arah penukaran tenaga. Motor menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal, memacu jentera dan sistem, manakala penjana melakukan sebaliknya, menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik untuk menggerakkan pelbagai peranti dan rangkaian. Kesimpulannya, perbezaan dalam prinsip operasi antara motor dan penjana terikat secara rumit dengan fungsi tersendiri dalam bidang kejuruteraan elektrik. Pemahaman ini adalah asas untuk jurutera dan penyelidik yang bertujuan untuk mengoptimumkan kecekapan dan prestasi komponen penting ini dalam pelbagai aplikas Motor dan Penjana AC & Motor dan Penjana DC Salah satu perbezaan paling asas antara motor dan penjana ialah sama ada ia beroperasi pada AC (arus ulang alik) atau DC (arus terus). Motor dan penjana AC adalah lebih biasa digunakan daripada motor dan penjana DC, terutamanya kerana kuasa AC lebih banyak tersedia. Walau bagaimanapun, motor DC dan penjana mempunyai beberapa kelebihan berbanding AC, seperti kawalan kelajuan yang lebih baik dan kecekapan yang lebih tinggi pada kelajuan rendah. Menurut Fitzgerald, Kingsley Jr, dan Umans (2013), motor dan penjana AC adalah lebih cekap daripada motor dan penjana DC, terutamanya pada tahap kuasa tinggi. Walau bagaimanapun, motor dan penjana DC lebih sesuai untuk aplikasi yang memerlukan kawalan kelajuan yang tepat, seperti robotik dan kenderaan elektrik.
04 12 PRINSIP KENDALIAN MOTOR DAN PENJANA Motor aruhan & Motor segerak Satu lagi perbezaan ketara antara motor ialah sama ada ia adalah aruhan atau segerak. Motor aruhan ialah jenis motor AC yang paling biasa, manakala motor segerak kurang biasa tetapi mempunyai beberapa kelebihan unik. Menurut Plant Engineering (2017), motor aruhan adalah lebih mudah digunakan, boleh dipercayai, dan agak murah. Ia digunakan secara meluas dalam aplikasi seperti pam, kipas, dan pemampat. Motor segerak, sebaliknya, lebih kompleks dan mahal tetapi mempunyai beberapa kelebihan berbanding motor aruhan, seperti kecekapan dan faktor kuasa yang lebih baik. Motor Magnet Kekal & Motor Berus dan Tanpa Berus Satu lagi cara untuk mengklasifikasikan motor adalah dengan pembinaannya. Motor magnet kekal, motor berus dan motor tanpa berus ialah tiga jenis utama motor DC. Menurut Power Systems & Controls (2023), motor magnet kekal adalah yang paling cekap dan mempunyai ketumpatan kuasa tertinggi daripada tiga jenis. Motor berus adalah yang paling mudah digunakan dan paling murah tetapi mempunyai beberapa kelemahan, seperti jangka hayat yang terhad dan keperluan penyelenggaraan yang tinggi. Motor tanpa berus adalah lebih kompleks dan mahal tetapi mempunyai beberapa kelebihan berbanding motor berus, seperti kecekapan yang lebih baik dan jangka hayat yang lebih lama. Kesimpulannya, terdapat beberapa jenis motor dan penjana, masingmasing dengan ciri dan aplikasinya yang unik. Memahami perbezaan antara jenis ini adalah penting untuk memilih motor atau penjana yang betul untuk aplikasi tertentu.
05 SIMULASI KENDALIAN / OPERASI MOTOR DAN PENJANA 13 5.1 MOTOR ARUS TERUS Rajah 5.1 DC Motor, How does it work? (https://youtu.be/LAtPHANEfQo? si=gXInrBKpBRH4hvjH ) Prinsip kerja Motor Arus Terus melalui model asas yang mengandungi angker pembawa arus yang diletakkan di antara Kutub Utara dan Kutub Selatan magnet. 1. 2. Apabila bekalan Arus Terus digunakan melalui segmen dan berus komutator, konduktor mengalami daya mekanikal dalam arah tertentu disebabkan oleh interaksi medan arus dan magnet. 3. Dengan menggunakan Peraturan Kiri Fleming, arah daya mekanikal boleh ditentukan, yang menyebabkan tork dalam motor menjadikannya berputar mengikut arah jam. 4. Apabila konduktor datang ke kedudukan menegak atau mendatar, tiada daya yang bertindak ke atasnya disebabkan oleh momen inersia. 5. Walaupun bateri tidak disambungkan, motor Arus Terus boleh berputar disebabkan oleh daya mekanikal yang berterusan. 6. Model asas motor Arus Terus mempunyai satu pusingan, tetapi pada hakikatnya, motor Arus Terus mempunyai banyak pusingan dalam gegelungnya dan berbilang tiang dipasang. 7.
Motor Arus Ulang-alik lebih banyak digunakan dalam industri berat kerana elektrik utama diagihkan dalam Arus Ulang-alik. 1. Teras pemegun motor Arus Ulang-alik terdiri daripada beratusratus lapisan atau laminasi yang mengandungi slot di mana wayar kuprum dimasukkan untuk membentuk gegelung penggulungan. 2. Gegelung dijarakkan sama rata secara berpasangan di sekeliling stator dan dipisahkan 120° yang sepadan dengan pemisahan tiga fasa dalam bekalan utama Arus Ulang-alik. 3. Medan magnet yang dijana juga akan keluar 120° dari fasa dan fluks magnet berputar akan bergerak di sekitar stator. 4. Motor aruhan beroperasi tanpa kuasa ke pemutar melalui aruhan, pemutar sangkar tupai dalam medan magnet seragam meningkatkan kelajuan motor. 5. Walaupun motor aruhan boleh berjalan pada kelajuan tetap berdasarkan frekuensi utama, kelajuannya boleh dikawal dengan lebih baik dan kecekapan dioptimumkan dengan menggunakan pemacu kelajuan berubah-ubah. 6. 14 5.2 MOTOR ULANG ALIK Rajah 5.2 How Electric Motors Work - 3 phase AC induction motors ac motor. (https://youtu.be/59HBoIXzX_c?si=Ma93wgDLh4fsWngy)
Pemegun (stator) terdiri daripada magnet kekal yang diletakkan di sekeliling penggerak (rotor) dan menyediakan medan magnet yang memutarkan penggerak (rotor) atau gegelung angker. 1. Gegelung angker biasanya diletakkan dalam slot teras angker untuk memotong medan magnet dan mendorong daya gerak elektrik (DGE) di dalamnya. 2. Berus digunakan untuk mengumpul arus daripada segmen komutator manakala cincin belah (split ring) ialah peranti alih yang digunakan untuk menterbalikkan kekutuban arus. 3. Proses menukar sesentuh antara berus dan wayar boleh diautomasikan dengan menambah gelang belah, yang dikenali sebagai komutator. 4. Untuk menentukan arah arus, medan magnet dan daya. Peraturan Tangan Kanan Fleming digunakan. 5. Komutator cincin belah (Split Ring) dalam penjana Arus Terus menjamin DGE teraruh sentiasa dalam satu arah, menghasilkan voltan malar yang boleh dikawal dengan mudah. 6. 15 5.3 PENJANA ARUS TERUS Rajah 5.3 Working Principle of DC Generator (https://youtu.be/mq2zjmS8UMI? si=mnjGifFF0HdC1A3b)
Penjana menggunakan aruhan elektromagnet untuk menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik dalam bentak arus ulang alik. 1. Apabila angker berputar di antara kutub medan magnet, ia memotong garisan daya magnet dan menjana arus dalam gegelung angker. 2. Arah arus teraruh berubah untuk setiap separuh putaran mengikut Peraturan Tangan Kanan Fleming. 3. Prinsip kerja penjana Arus Ulang-alik, memperincikan aruhan Daya Gerak Elektrik semasa empat suku putaran angker. 4. Suku pertama menyaksikan peningkatan dalam Daya Gerak Elektrik teraruh daripada sifar pada nilai maksimum, apabila angker bergerak dari kedudukan mendatar ke menegak. 5. Pada suku kedua, Daya Gerak Elektrik teraruh menerus kembali kepada sifar apabila angker bergerak kembali ke kedudukan mendatar. 6. Suku ketiga melihat peningkatan yang sama dalam Daya Gerak Elektrik, tetapi dengan kekutuban yang bertentangan. 7. Akhirnya, pada suku keempat, Daya Gerak Elektrik teraruh berkurangan daripada nilai negatif maksimum kepada sifar apabila angker kembali ke kedudukan menegak. 8. 16 5.4 PENJANA ULANG ALIK Rajah 5.4 Working Principle of AC Generator (https://youtu.be/YkHhFho6L2Y? si=Es7W9GTp4HF1CpJk)
06 JENIS-JENIS MOTOR DAN PENJANA 17 6.1 Jenis-Jenis Motor Arus Terus Jadual 6.1 Perbezaan jenis Motor Arus Terus
06 JENIS-JENIS MOTOR DAN PENJANA 18 6.2 Jenis-Jenis Motor Arus Ulang-Alik Jadual 6.2 Perbezaan jenis Motor Arus Ulang-Alik
06 JENIS-JENIS MOTOR DAN PENJANA 19 6.2 Jenis-Jenis Motor Arus Ulang-Alik Jadual 6.2 Perbezaan jenis Motor Arus Ulang-Alik
06 20 6.2 Jenis-Jenis Motor Arus Ulang-Alik Jadual 6.3 Perbezaan jenis Motor Arus Ulang-Alik JENIS-JENIS MOTOR DAN PENJANA
06 21 6.2 Jenis-Jenis Penjana Arus Terus Jadual 6.4 Perbezaan jenis Penjana Arus Terus JENIS-JENIS MOTOR DAN PENJANA
06 22 6.2 Jenis-Jenis Penjana Arus Terus Jadual 6.5 Perbezaan jenis Penjana Arus Ulang-Alik JENIS-JENIS MOTOR DAN PENJANA
07 SPESIFIKASI MESIN MENGIKUT JENIS MOTOR DAN PENJANA 23 Spesifikasi merupakan penerangan atau penjelasan berkaitan barangan atau produk yang dicipta atau dijual. Pada masa kini, segala peralatan elektrik seperti televisyen, mesin basuh, telefon bimbit dan lain lain akan disediakan spesifikasi. Dalam spesifikasi akan merangkumi keperluan produk, komponen, kemampuan atau kecekapan dan prestasi bagi sesuatu produk tersebut bekerja. Setiap barangan yang menggunakan motor atau penjana sama ada arus ulang alik atau arus terus juga mempunyai spesifikasi mereka yang tersendiri. Jadual di bawah merupakan perbezaan spesifikasi bagi motor dan penjana yang menggunakan arus ulang alik serta arus terus.
07 SPESIFIKASI MESIN MENGIKUT JENIS MOTOR DAN PENJANA 24
08 Bil. Motor Arus Terus Penjana Arus Terus a. Motor yang menggunakan bekalan arus terus (DC) menunjukkan kecekapan yang tinggi iaitu 47% berbanding motor arus ulang alik (AC). Penjana arus terus (DC) mempunyai kecekapan sebanyak 85% - 95%. b. Motor arus terus lebih mudah dipasang serta diselenggara. Mempunyai reka bentuk yang mudah serta ringan. c. Kuasa permulaan dan tork yang tinggi Kuasa permulaan dan tork yang tinggi dan besar. Bil. Motor Arus Terus Penjana Arus Terus a. Kos operasi dan kos penyelenggaraan adalah sangat tinggi kerana alat komutator (commutator) dan berus (brush gear). Penjana arus terus lebih mahal oleh kerana pembinaan yang rumit (memerlukan banyak wayar atau kabel yang menjadi keburukankepada komutator). b. Kelajuan motor arus terus adalah tidak tetap oleh kerana penambahan bebanan. Menghasilkan bunyi yang kuat oleh komutator yang berputar dengan kecepatan yang tinggi c. Kos permulaan yang tinggi. Kos penyelenggaraan yang tinggi kerana memerlukan selenggaraan yang kerap. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN MOTOR DAN PENJANA 25 8.1 PERBEZAAN KELEBIHAN DAN KEKURANGAN MOTOR AT DAN PENJANA AT JADUAL 8.1.1 KELEBIHAN MOTOR ARUS TERUS DAN PENJANA ARUS TERUS JADUAL 8.1.2 KEKURANGAN MOTOR ARUS TERUS DAN PENJANA ARUS TERUS
08 Bil. Motor Arus Ulang-alik Penjana Arus Ulang-alik a. Mempunyai kecekapan yang rendah iaitu 5% - 35%. Penjana jenis Ulang-alik mempunyai pelbagai risiko dan mengalami kesukaran. b. Keupayaan menampung beban yang rendah. Menggunakan penebat tambahan oleh kerana penggunaan voltan yang lebih besar. c. Tahap daya kilas bagi permulaan dan kecekapan yang rendah. Terdedah kepada percikan api dan isu pemanasan yang boleh menyebabkan renjatan elektrik dan kebakaran oleh kerana penggunaan voltan yang besar dan penebat tambahan. Bil. Motor Arus Ulang-alik Penjana Arus Ulang-alik a. Mempunyai reka bentuk yang ringkas serta ketahanan yang lasak atau tinggi Saiz atau reka bentuk penjana arus ulang alik lebih mudah dan ekonomi berbanding penjana arus terus. b. Kos penyelenggaraan yang murah. Penjana arus ulang alik mempunyai kos penyelenggaraan yang rendah oleh kerana tiada berus (brush). KELEBIHAN DAN KEKURANGAN MOTOR DAN PENJANA 26 8.2 PERBEZAAN KELEBIHAN DAN KEKURANGAN MOTOR ARUS ULANG-ALIK DAN PENJANA ARUS ULANG-ALIK JADUAL 8.2.1 KELEBIHAN MOTOR ARUS ULANG-ALIK DAN PENJANA ARUS ULANG-ALIK JADUAL 8.2.2 KEKURANGAN MOTOR ARUS ULANG-ALIK DAN PENJANA ARUS ULANG-ALIK
09 APLIKASI MOTOR DAN PENJANA 27 1. Motor AT Pirau Motor AT pirau mendapat manfaat dalam aplikasi berikut: Pam emparan dan salingan (Centrifugal and reciprocating pumps) Mesin pelarik (Lathe machines) Peniup dan Peminat (Blowers and Fans) Mesin gerudi (Drilling machines) Mesin pengilangan (Milling machines) Peralatan mesin (Machine tools) 9.1 Aplikasi Motor Arus Terus 2. Motor AT Sesiri Motor AT siri berguna dalam aplikasi berikut: Penghantar (Conveyors) Pengangkat (Hoists) Lif (Elevators) Kren (Cranes) Lokomotif Elektrik (Electric Locomotives) 1. Motor AT Gabungan Kumulatif Motor AT gabungan kumulatif digunakan dalam aplikasi berikut kerana tork permulaannya yang tinggi: Pelapik Berat(Heavy Planers) Kilang bergolek(Rolling mills) Lif(Elevators)
28 09 9.2 Aplikasi Motor Aruhan Fasa Tunggal 1. Split Phase Induction Motor Berikut adalah pelbagai aplikasi yang digunakan seperti: Digunakan dalam mesin basuh, dan kipas penghawa dingin. Motor digunakan dalam pengisar pengadun, penggilap lantai. Blower, Pam empar. Mesin gerudi dan pelarik. 2. Capacitor Start Motor Berikut adalah beberapa pelbagai aplikasi untuk motor: Motor ini digunakan untuk beban inersia yang lebih tinggi di mana permulaan yang kerap diperlukan. Digunakan dalam pam dan pemampat Digunakan dalam peti sejuk dan pemampat penghawa dingin. Ia juga digunakan untuk penghantar dan peralatan mesin. 3. Split Capacitor Motor Motor split boleh digunakan dalam aplikasi berbeza berikut: Digunakan dalam kipas dan blower dalam pemanas dan penghawa dingin. Digunakan dalam pemampat peti sejuk. Digunakan dalam jentera pejabat. 4.Shaded Pole Induction Motor Pelbagai aplikasi motor shaded pole adalah seperti berikut: Ia sesuai untuk peranti kecil seperti geganti dan kipas kerana kosnya yang rendah dan mudah dimulakan. Digunakan dalam kipas ekzos, pengering rambut, dan juga kipas meja. Digunakan dalam peralatan penyaman udara dan penyejukan serta kipas penyejuk. Pemain rekod, perakam pita, projektor, mesin fotostat. Digunakan untuk memulakan jam elektronik dan motor pemasaan segerak fasa tunggal. APLIKASI MOTOR DAN PENJANA
09 APLIKASI MOTOR DAN PENJANA 29 Motor aruhan tiga fasa sesuai untuk pelbagai aplikasi kerana fleksibiliti motor: Aplikasi Perindustrian - Ia digunakan secara meluas dalam industri untuk pemacu di kilang tekstil, kilang simen, mesin cetak dan banyak lagi. Aplikasi Domestik - Motor aruhan tiga fasa yang lebih kecil digunakan dalam peralatan rumah seperti kipas, mesin basuh dan penghawa dingin. Pengangkutan - Motor ini digunakan dalam kenderaan elektrik, kereta api dan basikal elektrik kerana tork permulaan dan kecekapannya yang tinggi. 9.3 Aplikasi Motor Tiga Fasa Litar laluan kereta api Motor jalan kereta api stim elektrik Motor industri dalam banyak bidang industri Lampu pijar Motor lif Digunakan untuk pencahayaan umum dan tujuan bekalan kuasa. 9.4 Aplikasi Penjana AT Penjana AU digunakan oleh setiap stesen janakuasa untuk menjana arus ulang alik. Berikut ialah senarai beberapa kegunaan untuk penjana AU: Marine alternators - digunakan dalam tetapan maritim untuk menjana elektrik. Brushless alternators - jenis ini merupakan sumber utama kuasa dalam loji kuasa elektrik. Diesel-electric locomotive alternators - Penjana AC menyediakan kuasa elektrik dan mekanikal serentak yang diperlukan oleh lokomotif. Automotive alternators - Untuk menyediakan kuasa elektrik yang mencukupi, kereta moden bergantung kepada penjana. Penjana AC menyediakan semua tenaga elektrik yang digunakan dalam kereta dan untuk mengecas bateri. Radio alternators - Penghantaran frekuensi radio dalam jalur rendah boleh dicapai. 9.5 Aplikasi Penjana AU
10 CONTOH PENGIRAAN MOTOR DAN PENJANA 30 Salah satu undang-undang fizik yang paling penting ialah Hukum Ohm. Ia menyatakan bahawa arus melalui konduktor adalah berkadar terus dengan voltan yang dikenakan dan dinyatakan sebagai: I = V / R I - semasa, diukur dalam ampere (A) V - voltan terpakai, diukur dalam volt (V) R – rintangan, diukur dalam ohm (Ω). Formula ini boleh digunakan dalam banyak kes. Anda boleh mengira rintangan motor anda dengan mengukur arus yang digunakan dan voltan yang digunakan. Untuk sebarang rintangan tertentu (dalam motor ia pada asasnya adalah rintangan gegelung) formula ini menerangkan bahawa arus boleh dikawal oleh voltan yang dikenakan. Kuasa elektrik motor yang digunakan ditakrifkan oleh formula berikut: Pin = I * V Pin – kuasa input, diukur dalam watt (W) I – arus, diukur dalam ampere (A); V – voltan terpakai, diukur dalam volt (V). Motor sepatutnya melakukan beberapa kerja dan dua nilai penting menentukan betapa berkuasanya motor itu. Ia adalah kelajuan motor dan torque - daya pusingan motor. Kuasa mekanikal keluaran motor boleh dikira dengan menggunakan formula berikut: Pout = τ * ω Pout – kuasa keluaran, diukur dalam watt (W); τ – torque, diukur dalam meter Newton (N•m); ω – kelajuan sudut, diukur dalam radian sesaat (rad/s).
31 Adalah mudah untuk mengira kelajuan sudut jika anda mengetahui kelajuan putaran motor dalam rpm: ω = rpm * 2π / 60 ω – kelajuan sudut, diukur dalam radian sesaat (rad/s); rpm - kelajuan putaran dalam pusingan seminit; π – pi pemalar matematik (3.14). 60 – bilangan saat dalam satu minit. Jika motor mempunyai kecekapan 100% semua kuasa elektrik ditukar kepada tenaga mekanikal. Bagaimanapun motor tersebut tidak wujud. Malah motor industri kecil yang dibuat dengan ketepatan seperti yang kami gunakan sebagai penjana dalam kit penjana mempunyai kecekapan maksimum 50-60%. Motor yang dibina daripada kit kami biasanya mempunyai kecekapan maksimum kira-kira 15% (lihat bahagian Eksperimen tentang cara kami menganggarkan ini). Jangan kecewa dengan kecekapan maksimum 15%. Semua kit kami bertujuan untuk pendidikan dan tidak direka untuk aplikasi sebenar. Kecekapan ini tidaklah buruk sama sekali – ia sebenarnya jauh lebih baik daripada kebanyakan reka bentuk buatan sendiri lain yang boleh disediakan di Internet. Motor mempunyai torque dan kelajuan yang mencukupi untuk melakukan semua jenis eksperimen dan pengiraan. Mengukur torque motor adalah tugas yang mencabar. Ia memerlukan peralatan mahal khas. Oleh itu kami mencadangkan untuk mengiranya. Kecekapan motor dikira sebagai kuasa keluaran mekanikal dibahagikan dengan kuasa input elektrik: E = Pout / Pin Oleh itu Pout = Pin * E selepas penggantian kita dapat τ * ω = I * V * E τ * rpm * 2π / 60 = I * V * E dan formula untuk mengira torque ialah τ = (I * V * E *60) / (rpm * 2π)
32 Sambungkan motor ke beban. Menggunakan motor dari kit penjana adalah cara terbaik untuk melakukannya. Mengapa anda perlu menyambungkan motor ke beban? Nah, jika tiada beban - tiada torque. Ukur arus, voltan dan rpm. Sekarang anda boleh mengira torque untuk beban ini pada kelajuan ini dengan mengandaikan bahawa anda tahu kecekapan motor. Anggaran kecekapan 15% kami mewakili kecekapan maksimum motor yang berlaku hanya pada kelajuan tertentu. Kecekapan mungkin berada di antara sifar dan maksimum; dalam contoh kami di bawah 1000 rpm mungkin bukan kelajuan optimum jadi demi pengiraan anda boleh menggunakan kecekapan 10% (E = 0.1). Examples of Calculation Questions Related to the Principles of Motor and Generator Operation Motor Calculation Example: Question: A three-phase induction motor has a rated power output of 150 horsepower and operates at an efficiency of 90%. Calculate the electrical power input to the motor. Answer: To calculate the electrical power input (Pin) to the motor, you can use the formula: Pin = Where: ●Pin is the electrical power input, ●Pout is the rated power output (150 horsepower), ●Efficiency is given as a percentage (90%). Substitute the values into the formula: Pin = Pin =166.67hp So, the electrical power input to the motor is approximately 166.67 horsepower.
33 Generator Calculation Example: Question: A synchronous generator produces a line voltage of 480 V in a three-phase system. Calculate the phase voltage if the system is connected in a wye configuration. Answer: For a wye-connected system, the relationship between line voltage (VL) and phase voltage (Vph) is given by: VL= 3 x Vph Where: ●VL is the line voltage (480 V), ●Vph is the phase voltage. Solve for Vph: Vph = 3VL Vph = 3480V Vph ≈ 277.13V So, the phase voltage in the wye-connected system is approximately 277.13 V.
11 RUMUSAN 34 Kesimpulannya, penyelidikan kami mengenai motor dan penjana memberikan pemahaman lengkap tentang peranti elektromekanikal yang penting ini. Kami mengkaji reka bentuknya (Binaan), visual (Gambar), dan prinsip operasi (Prinsip Kendalian), mewujudkan asas untuk memahami kerumitan teknologi ini. Simulasi operasi (Simulasi Kendalian/Operasi) meningkatkan pemahaman kami tentang cara mekanisme berfungsi, menghubungkaitkan teori dan kebiasaan. Klasifikasi motor dan penjana (Jenis-Jenis Motor dan Penjana) menyerlahkan rangkaian pelbagai teknologi ini, setiap satu dibina untuk kegunaan dan fungsi yang berbeza. Meneliti spesifikasi (Spesifikasi Mesin) berdasarkan jenis motor atau penjana meberikan gambaran kepentingan penyesuaian untuk prestasi terbaik kedua-dua motor dan penjana. Menilai kekuatan dan kelemahan (Kelebihan dan Kekurangan) dapat memberikan pandangan yang berguna untuk membuat pertimbangan yang lebih baik dalam pelbagai industri, membolehkan pemilihan peralatan terbaik untuk aplikasi tertentu. Akhir sekali, penyelidikan termasuk kajian aplikasi praktikal (Aplikasi), yang menggambarkan kebolehsuaian motor dan penjana dalam pelbagai industri. Pengiraan (Contoh Pengiran) menekankan bahagian kuantitatif teknologi ini, menekankan kepentingannya dalam kejuruteraan dan teknologi. Laporan komprehensif ini adalah penting untuk pelajar, profesiona, membentangkan pandangan daripada konsep asas kepada aplikasi praktikal dalam bidang dinamik kejuruteraan elektromekanikal. Apabila teknologi berkembang, kepentingan motor dan penjana menjadi lebih jelas, menjadikan penyiasatan ini suatu topik asa yang perlu untuk memahami jentera yang menggerakkan kewujudan teknologi moden masa kini.
RUJUKAN 12 35
36 RUJUKAN 12