Armature pada Mesin – Fungsi, Prinsip Kerja, dan Penggunaan

Dalam dunia teknik elektro, armature merupakan salah satu komponen yang sangat penting dalam mesin listrik seperti motor dan generator. Perannya krusial dalam proses konversi energi, baik dari listrik ke mekanik atau sebaliknya.

Artikel ini akan mengupas secara mendalam tentang pengertian, fungsi, prinsip kerja, dan aplikasi dari armature.

Apa itu Armature?

Armature adalah komponen dari mesin listrik yang membawa arus bolak-balik (AC), meskipun mesin itu beroperasi dengan arus searah (DC).

Hal ini memungkinkan oleh adanya komutator yang membalikkan arus secara berkala atau melalui komutasi elektronik seperti pada motor DC tanpa sikat. Istilah “armature” pertama kali digunakan pada abad ke-19 dan digunakan untuk menggambarkan komponen mesin listrik yang berfungsi sebagai penginduksi medan magnet.

Secara struktural, armature menyediakan dukungan dan rumah bagi lilitan armature yang berinteraksi dengan medan magnet yang terbentuk di celah udara antara stator dan rotor. Fungsi ini sangat penting karena dia menjembatani interaksi elektromagnetik yang esensial untuk mekanisme motor dan generator.

Fungsi Armature dalam Sistem Mesin Listrik

Fungsi utama armature dalam motor listrik adalah mengubah energi listrik menjadi energi mekanik berupa gerak putar. Ini dicapai melalui prinsip induksi elektromagnetik di mana medan magnet bergerak melalui lilitan armature menghasilkan torsi yang memutar poros.

Demikian pula, dalam generator listrik, armature mengubah energi mekanik menjadi energi listrik sesuai dengan hukum Faraday, dengan pergerakan konduktor dalam medan magnet menyebabkan perbedaan potensial atau gaya gerak listrik (EMF).

Selain fungsi utamanya, armature juga memainkan peran sekunder seperti menghasilkan gaya elektromagnetik yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai tujuan. Dalam generator, arus yang dihasilkan dapat digunakan untuk menyalakan sirkuit eksternal, sementara dalam motor, gaya yang dihasilkan digunakan untuk menyalurkan gerak mekanik ke berbagai perangkat.

Komponen-Komponen Penting pada Armature

Struktur armature terdiri dari beberapa komponen utama yang masing-masing memiliki peran penting:

1. Poros Armature: Berfungsi sebagai penopang lilitan dan komutator serta media untuk transmisi daya mekanik. Poros harus cukup kuat untuk menahan tekanan mekanik dan memindahkan torsi yang dihasilkan.
2. Kumparan Armature: Ini adalah bagian yang berbentuk lilitan spiral dari kawat tembaga yang mengalirkan arus listrik dan menghasilkan medan magnet ketika dialiri listrik. Biasanya dililitkan di sekitar inti armature yang mengarahkan fluks magnetik.
3. Inti Armature: Tersusun dari lempengan besi yang dilaminasi untuk meminimalisasi rugi-rugi histeresis dan eddy current. Inti ini berfungsi sebagai jalan untuk arus magnetik dan juga mendukung fisik lilitan tembaga.
4. Komutator: Komutator terdiri dari segmen-segmen pelat tembaga yang membantu membalikkan arah arus dalam lilitan armature seiring dengan rotasi. Ini memungkinkan motor atau generator untuk bekerja secara efektif dengan arus bolak-balik.

Prinsip Kerja Armature

Dalam motor listrik, prinsip kerja armature didasarkan pada induksi elektromagnetik. Saat arus listrik mengalir melalui lilitan armature yang berada dalam medan magnet, gaya Lorentz berlaku dan menghasilkan torsi yang memutar poros armature. Hukum tangan kiri Fleming digunakan untuk menentukan arah dari gaya tersebut, di mana jari-jari menunjukkan arah medan magnet, arah arus, dan gerak.

Pada generator listrik, prinsip kerja armature sedikit berbeda. Ketika armature diputar oleh sumber gerak mekanik – seperti turbin atau mesin diesel – lilitan dalam armature memotong garis medan magnet yang menginduksi EMF. Arus listrik yang dihasilkan dapat digunakan untuk daya aplikasi eksternal.

Rugi-Rugi dalam Armature dan Efisiensinya

Rugi-rugi dalam armature memengaruhi efisiensi keseluruhan mesin listrik. Beberapa jenis rugi yang umum terjadi meliputi rugi tembaga, rugi arus eddy, dan rugi histeresis. Rugi tembaga terjadi karena tahanan kawat dalam lilitan, dan dapat diminimalkan dengan menggunakan kawat lebih tebal atau mengurangi panjangnya.

Rugi arus eddy terjadi akibat arus induksi dalam inti logam dan dapat dikurangi dengan penggunaan inti yang dilaminasi. Sementara rugi histeresis disebabkan oleh pembalikan magnetisasi material inti dan dapat dikurangi dengan menggunakan material inti bermagnet lembut.

Efisiensi armature diukur sebagai perbandingan antara daya keluar dan daya masuk. Dengan meminimalkan rugi-rugi, efisiensi ini dapat ditingkatkan, sehingga meningkatkan performa mesin secara keseluruhan.

Desain dan Aplikasi Armature

Desain armature sangat memengaruhi performa dan efisiensi mesin listrik. Beberapa faktor desain penting termasuk jumlah slot pada inti, bentuk slot, tipe lilitan, ukuran konduktor, dan panjang celah udara.

Misalnya, slot yang lebih banyak dapat mendistribusikan arus secara lebih merata namun juga mempengaruhi berat dan biaya.

Armature memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi, termasuk alat-alat listrik, peralatan rumah tangga, dan kendaraan. Dalam setiap aplikasi, desain dan pemilihan material armature sangat menentukan efektivitas dan efisiensi perangkat.

Kesimpulan

Armature adalah komponen penting yang berperan dalam konversi dan transmisi energi dalam mesin listrik. Dengan struktur yang mencakup inti, lilitan, komutator, dan poros, armature memastikan bahwa motor dan generator dapat berfungsi dengan efektif dan efisien.

Pahami dan peliharalah armature dengan baik agar mesin listrik dalam berbagai aplikasi dapat bekerja pada potensi maksimumnya.