Komutator elektrik adalah salah satu komponen utama dalam motor listrik, terutama motor DC (arus searah). Komutator adalah cakram berlapis tembaga yang berputar bersama dengan rotor motor. Fungsinya adalah untuk mengubah arah aliran arus listrik pada gulungan kawat medan dalam motor.
Hal tersebut memungkinkan rotor untuk terus berputar. Ketika komutator berputar, kontaknya bersentuhan dengan sikat listrik yang mengalirkan arus ke gulungan medan, menciptakan gaya magnet yang mendorong rotor.
Kemudian, komutator memutuskan kontak saat rotor berputar sehingga arus tetap mengalir dalam satu arah. Ini adalah komponen penting dalam motor DC yang memungkinkan konversi energi listrik menjadi gerakan mekanis.
Pengertian Komutator Elektrik
Ditemukan oleh William Ritchie dan Hippolyte Pixii di tahun 1832, komponen ini memang bagian penting dalam motor listrik. Terbuat dari pelat tembaga, komponen ini diletakkan pada poros armatur. Fungsinya adalah untuk mengubah arus bolak-balik (AC) agar menjadi arus satu arah (DC).
Selain itu, juga berfungsi sebagai saluran yang mengalirkan arus listrik dari kumparan ke poros armatur. Dengan begitu, motor listrik bisa berfungsi karena mendapatkan energi gerak. Itu sebabnya komponen ini disebut vital karena tanpa komutator, maka motor listrik tidak bisa berfungsi.
Pada motor DC, arus listrik dialirkan oleh komutator langsung ke belitannya. Setiap setengah putaran, belitan yang berputar tersebut dibalikkan arah arusnya. Sehingga menghasilkan torsi putaran yang stabil.
Sedangkan pada generator DC, pada tiap putaran, arah arus akan dibalikkan oleh komutator. Fungsinya adalah sebagai penyearah mekanis, di mana arus bolak-balik belitan berubah menjadi arus searah di rangkaian beban eksternal.
Jadi secara definisi, komutator merupakan saklar listrik yang berputar dan secara berkala membalikkan arah arus. Komponen ini kerap digunakan pada motor dan generator DC untuk memastikan arus listrik pada belitan rotor bergerak dengan arah yang sama.
Gambaran Bentuk Komutator Elektrik
Agar bisa memahami secara lebih mudah, perhatikan gambar yang diberikan tersebut. Komutator berada pada bagian poros dari armatur. Komutator akan bekerja bersama batang kontak yang juga terpasang pada poros armatur.
Poros armatur ini harus dihubungkan dengan kumparan agar bisa menciptakan medan listrik. Komutator menjadi penghubung kedua komponen tersebut dan menjadi bagian penting yang memberikan aliran listrik ke dalam rangkaian ini.
Komutator dibuat menggunakan satu set batang kontak yang terbuat dari tembaga. Kemudian dipasang pada mesin DC dengan cara menghubungkannya dengan belitan armatur.
Fungsi Komutator Elektrik
Dalam generator komutator, fungsi komutator adalah menghasilkan arus searah dengan mengonversi energi mekanis menjadi energi listrik. Dengan kata lain, komutator juga berperan dalam mengubah gerakan mekanis menjadi energi listrik.
Dalam kedua kasus, komutator adalah elemen kunci yang memungkinkan perangkat listrik untuk beroperasi secara efisien dan efektif. Berikut ini adalah penjelasan mengenai fungsi dari komponen yang penting ini:
1. Mengubah Arah Aliran Arus
Komutator memungkinkan perubahan arah aliran arus listrik dalam gulungan medan motor. Ini sangat penting dalam menjaga rotor motor berputar terus-menerus.
2. Membuat Gerakan Mekanis
Dengan mengubah arah aliran arus dalam gulungan medan motor, komutator menciptakan medan magnet yang mempengaruhi rotor, mendorongnya untuk berputar. Ini adalah cara motor DC menghasilkan gerakan mekanis.
3. Mengonversi Energi
Komutator adalah perantara penting dalam mengubah energi listrik menjadi gerakan mekanis yang berguna. Ini digunakan dalam berbagai aplikasi, dari mesin industri hingga kendaraan listrik.
4. Mengendalikan Arah Putaran
Dalam motor DC, komutator memungkinkan pengendalian arah putaran motor dengan mengubah arah aliran arus secara langsung. Ini penting dalam situasi di mana perubahan arah putaran diperlukan.
Cara Kerja Komutator Elektrik
Komutator mengonversi energi listrik menjadi gerakan mekanis yang kontinu dalam motor DC. Dalam generator komutator, proses ini berjalan sebaliknya, mengonversi gerakan mekanis menjadi energi listrik.
Komutator memastikan bahwa arus listrik tetap mengikuti arah yang diinginkan, sehingga menjaga rotor berputar dalam satu arah, dan juga dapat mengontrol arah putaran motor sesuai kebutuhan. Cara kerjanya adalah sebagai berikut:
1. Segmen Komutator
Terdiri dari segmen-segmen yang terisolasi satu sama lain dan dipasang pada poros rotor motor. Setiap segmen terhubung dengan gulungan medan motor.
2. Sikat Listrik
Ada dua sikat listrik yang bersentuhan dengan komutator. Sikat ini terbuat dari material konduktif seperti karbon, dan mereka dipasang pada stasioner di sekitar motor.
3. Perubahan Arah Aliran Arus
Ketika rotor motor berputar, segmen-segmen komutator berputar bersama dengan rotor. Saat segmen-segmen ini berpindah dari satu sikat listrik ke sikat listrik lainnya, arus listrik di dalam gulungan medan motor berubah arah.
4. Pemicuan
Perubahan arah aliran arus ini menciptakan medan magnet yang berubah-ubah. Medan magnet yang berubah ini mempengaruhi rotor, menghasilkan gaya yang mendorongnya untuk berputar. Armatur akan terus berputar selama arus listrik masih mengaliri kumparan magnet.
5. Kontinuitas
Komutator memastikan bahwa aliran arus di dalam gulungan medan motor tetap berkelanjutan dan dapat mempertahankan gerakan rotor.
Fungsi Komutator Elektrik pada Motor Starter
Motor starter adalah perangkat elektrik yang digunakan untuk menghidupkan dan mematikan motor listrik. Pada motor starter, fungsi komponen penting ini adalah:
1. Tempat Lalu Lintas Arus Listrik
Arus listrik masuk dari sikat positif dan akan keluar ke arah sikat negatif. Arus listrik mengalir di dalam kumparan. Sehingga dapat menghidupkan medan magnet yang akan memberikan reaksi. Kumparan armatur akan bereaksi dengan medan magnet pada kumparan medan sehingga armatur berputar.
2. Konverter dan Penyearah Arus Listrik Mekanis
Saat kumparan armatur berputar, sikat akan bersentuhan secara bergantian dengan fragmen pada komutator. Pergeseran sikat dari satu fragmen ke fragmen berikutnya disebut komutasi. Jadi arus listrik yang mengalir akan bergerak ke arah sikat negatif. Akhirnya mengarahkan arus listrik pada komutator.
Fungsi Komutator Elektrik pada Generator DC
Generator arus searah (DC) ini menghasilkan tegangan output dalam bentuk tegangan searah. Penyearahan dilakukan oleh komutator. Komutator dan sikat yang bersentuhan tidak ikut berotasi saat kumparan berputar. Jadi di saat arus berganti arah, polaritas pada komutator adalah tetap.
Penerapan Komutator Elektrik dalam Keseharian
Tanpa banyak disadari orang, komutator digunakan di banyak peralatan rumah tangga yang digunakan sehari-hari. Misalnya mesin penyedot debu listrik (vacuum cleaner), bor listrik (karena motornya ringan namun outputnya tinggi).
Ada lagi perangkat lain seperti mesin giling biji kopi dan mixer yang biasa digunakan untuk mengocok adonan kue. Semua perangkat tersebut menggunakan motor komutator sebagai tenaga penggeraknya. Kekurangan yang terasa adalah komponen ini menghasilkan suara yang cukup keras.
Selain itu, karena sikat komutator memiliki masa pakai, maka memang kurang cocok untuk digunakan secara terus menerus. Karena itu beberapa perangkat yang disebutkan di atas memang hanya dipakai sesekali pada waktu tertentu saja.
Kesimpulan
Komutator elektrik merupakan komponen penting dalam motor listrik tipe arus searah (DC) yang mengubah arah aliran arus dalam gulungan medan motor. Sehingga memungkinkan rotor berputar dan mengonversi energi listrik menjadi gerakan mekanis yang berguna.
Dengan kemampuannya tersebut, komutator adalah elemen vital dalam teknologi motor dan generator DC. Sehingga penerapannya juga bisa menguntungkan manusia dalam kegiatan kesehariannya.
