Ada
beberapa prinsip kerja dari motor listrik. Prinsip yang pertama yaitu, bila
arus mengalir dalam suatu penghantar, maka medan magnet akan bangkit pada arah
garis gaya magnet, hal ini sesuai dengan kaidah ampere dari ulir kiri, gambar
sebelah kanan.
Prinsip yang kedua, apabila
penghantar ditempatkan diantara kutub N (Utara) dan S (Selatan) dari sebuah
magnet permanen, maka garis gaya magnet yang terjadi oleh arus listrik dalam
penghantar dan garis gaya magnet dari magnet permanen saling berpotongan
menyebabkan magnetic flux bertambah di bagian bawah penghantar dan berkurang
dibagian atas penghantar. Pada magnetic flux gaya akan cenderung menarik lebih
kuat pada suatu garis lurus
di bagian bawah penghantar.
Akibatnya
penghantar akan memperoleh gaya yang cenderung mendorongnya ke atas seperti
kaidah tangan kiri fleming. Kaidah fleming menyatakan bahwa ibu jari searah
dengan gaya elektromaknetik, untuk jari telunjuk searah dengan fluksi magnet
dan pada jari tengah searah dengan arus.
Jika
sebuah konduktor memiliki arus yang mengalir melaluinya, maka akan terbentuk
medan magnet. Sebuah magnet permanen memiliki medan di antara kedua kutubnya.
Pada saat konduktor yang menghantarkan arus diletakkan dalam medan magnet
permanen, maka timbul gaya yang dihasilkan pada konduktor karena medan magnet
tersebut. Jika konduktor terbentuk dalam sebuah simpul dan ditempatkan dalam
medan magnetik, maka hasilnya adalah sama. Karena aliran arus berada dalam arah
yang berlawanan dalam coil, sebuah sisi akan tertekan ke atas dan sisi lainnya
tertekan ke bawah. Hal ini akan membuat efek rotasi atau torsi pada koil. Sama halnya dengan dengan sebuah lilitan kawat
yang diletakkan diantara kutub magnet permanen akan mulai berputar bila diberi
arus.
Hal
ini disebabkan arus mengalir dengan arah yang berlawanan pada masing-masing
lilitan. Jadi gaya yang saling memotong dari lilitan dengan dari magnet itu
sendiri, Akibatnya lilitan kawat akan berputar searah dengan jarum jam.
Aplikasinya
pada motor stater, menggunakan sejumlah kumparan yang disebut field coil yang
dirangkai secara seri dengan kumparan-kumparan armature sebagai pengganti
magnet permanen sehingga armature dapat berputar berkesinambungan untuk memutar
engine.
Bila
penghantar (kumparan armature) bermedan magnet, ditempatkan pada area medan
magnet dari kumparan medan, garis gaya magnet dari kedua medan magnet saling
berpotongan. Hal ini akan menyebabkan perbedaan energi kemagnetan di sekitar
pengantar dan menghasilkan gaya EMF (Elektromagnetic Force ).
Gaya elektromagnetis
(F) tersebut sebanding dengan besarnya medan magnet (B) , arus yang mengalir
pada penghantar(i) dan panjang penghantar (l). Dengan kata lain gaya
elektromagnetis lebih besar bila medan magnetnya makin kuat, bila arus listrik
yang mengalir pada penghantar makin besar atau biila panjang penghantar yang
berada pada medan magnet semakin besar.
Pada
rangkaian ini sebuah commutator dan beberapa brush dipergunakan untuk menjaga
motor listrik agar tetap berputar dengan cara mengendalikan arus yang mengalir
melalui simpul kawat/wire. Commutator berfungsi sebagai sebuah sambungan
listrik geser antara simpul kawat/wire dan brush. Commutator memiliki banyak
segmen, yang saling terisolasi satu dengan lainnya.
Brush berada pada bagian atas
commutator serta menggeser commutator untuk membawa arus battery ke simpul
kawat/wire yang berputar. Ketika simpul kawat berputar menajauh dari
sepatu kutup, segmen commutator merubah sambungan listrik antara brush dan
simpul kawat. Hal ini akan membalikkan medan magnet pada sekeliling simpul
kawat.
Simpul kawat akan tertarik kembali
serta melalui potongan kutub (Pole Piece) yang lain. Koneksi listrik yang
berubah terus-menerus akan membuat motor berputar. Sebuah gerakan tarik-dorong
terus dibuat ketika setiap simpul bergerak di dalam potongan kutub (Pole
Piece).
Berbagai simpul kawat serta sebuah
commutator dengan segmen banyak dipergunakan untuk meningkatkan daya motor
beserta kehalusannya. Setiap simpul kawat dihubungkan dengan segmen
tersendiri pada commutator untuk menghasilkan aliran arus melalui setiap simpul
kawat ketika brush menyentuh setiap segmen. Pada saat motor berputar,
banyak simpul
kawat memberikan kontribusi pada gerakan tersebut dengan menghasilkan gaya
putar yang halus dan konstan.
Demikian prinsip kerja dari motor stater atau motor listrik, semoga bermanfaat.