Dalam skenario start-stop yang sering terjadi (misalnya, lift, mesin perkakas CNC, jalur produksi otomatis), motor DC mengalami transisi berulang dari 0 ke kecepatan terukur, dan sebaliknya. Hal ini menyebabkan komponen-komponen tertentu mengalami benturan dan kehilangan energi yang konstan, sehingga memerlukan perhatian khusus pada empat komponen inti: sikat dan komutator, belitan jangkar, bantalan, dan rem elektromagnetikMekanisme keausan dan langkah-langkah perawatan yang ditargetkan dijelaskan secara rinci di bawah ini:
1. Sikat dan Komutator: Zona Dampak Tinggi untuk Gesekan dan Percikan Api Saat Start/Stop
Seringnya menyalakan dan mematikan sikat mempercepat keausan sikat dan komutator, didorong oleh dua faktor utama: Pertama, arus jangkar berfluktuasi drastis selama proses menyalakan/mematikan (arus awal dapat mencapai 5–8 kali arus pengenal), dan kecepatan komutator dengan cepat naik atau turun dari 0, menyebabkan "dampak gesekan geser" dan "percikan komutasi yang intensif" pada antarmuka kontak. Di satu sisi, dampak gesekan mempercepat keausan sikat—dalam operasi kontinu normal, sikat biasanya bertahan 2.000–3.000 jam, tetapi masa pakai ini memendek menjadi 800–1.200 jam dalam skenario sering menyala-mati. Jika sikat tidak diganti saat aus hingga 1/3 dari panjang aslinya, luas kontak berkurang, kerapatan arus meningkat, dan percikan api semakin parah. Di sisi lain, perubahan mendadak dalam gaya gerak listrik komutasi selama proses mulai/berhenti dengan mudah menghasilkan percikan api yang kuat, yang membakar permukaan komutator, menciptakan lubang atau lapisan oksida dan meningkatkan resistansi kontak—membentuk lingkaran setan “keausan → percikan api → keausan yang lebih parah”.
Pemeliharaan berfokus pada tiga langkah utama:
- Periksa keausan sikat secara berkala setiap 200–300 jam operasi. Ganti sikat dengan model yang sesuai (misalnya, sikat komposit serbuk grafit-logam lebih disukai untuk skenario sering menyala-mati, karena menawarkan ketahanan aus 30% lebih tinggi daripada sikat grafit murni) dan pastikan tekanan sikat stabil pada 15–25 kPa (tekanan yang tidak memadai menyebabkan percikan api; tekanan yang berlebihan mempercepat keausan).
- Poles permukaan komutator dengan amplas halus grit 400 setiap 500 jam untuk menghilangkan lapisan oksida dan lubang, pastikan kekasaran permukaan (Ra) ≤ 0,8 μm. Bersihkan permukaan dengan alkohol setelah pemolesan.
- Oleskan lapisan tipis gemuk konduktif (misalnya gemuk berbahan dasar grafit) ke permukaan komutator untuk mengurangi koefisien gesekan selama menghidupkan/mematikan mesin dan meminimalkan percikan api.
2. Gulungan Jangkar: Risiko Degradasi Isolasi dan Kehilangan Tembaga Akibat Dampak Arus Start-Stop
Selama proses mulai dan berhenti, belitan jangkar menghadapi ancaman keausan ganda:
- Arus awal yang tinggi menyebabkan lonjakan rugi tembaga (Pcu = I²R). Misalnya, motor dengan arus terukur 50 A mungkin memiliki arus awal 300 A, yang meningkatkan rugi tembaga hingga 36 kali lipat dari arus operasi terukur. Hal ini menyebabkan kenaikan suhu mendadak pada lilitan, yang mempercepat penuaan insulasi (misalnya, masa pakai insulasi Kelas B berkurang setengahnya ketika terpapar suhu di atas 130°C).
- Saat rotor berputar, lilitan jangkar mengalami benturan gaya elektromagnetik yang berulang. Terutama pada ujung-ujung kawat lilitan yang tetap, getaran dapat dengan mudah merusak lapisan insulasi, yang mengakibatkan hubung singkat antar-belitan.
Pusat pemeliharaan pada “kontrol arus” dan “pengujian isolasi”:
- Pasang soft starter pada sirkuit jangkar. Dengan menaikkan tegangan jangkar secara bertahap, arus start dibatasi hingga 1,5–2 kali nilai nominal (misalnya, 75–100 A untuk motor 50 A), sehingga terhindar dari dampak arus tinggi.
- Uji resistansi isolasi lilitan jangkar dengan megohmmeter setiap 3 bulan, pastikan resistansinya tetap ≥ 0,5 MΩ (untuk motor 380 V). Jika resistansi isolasi turun, bongkar motor dan keringkan lilitan dengan heat gun (suhu ≤ 80°C) atau aplikasikan kembali cat isolasi (misalnya, cat isolasi yang dimodifikasi epoksi).
- Periksa pita pengikat di ujung-ujung lilitan jangkar. Ganti pita yang longgar atau rusak dengan alternatif tahan suhu tinggi (misalnya, pita kain fiberglass) untuk mencegah keausan akibat getaran.
3. Bearing: Risiko Tersembunyi dari Gaya Radial dan Kegagalan Pelumasan Saat Start/Stop
Seringnya menyalakan dan mematikan mesin akan mengganggu kestabilan pelumasan dan keseimbangan gaya pada bearing:
- Saat dinyalakan, rotor tiba-tiba berakselerasi dari keadaan diam, menyebabkan "gesekan geser" (bukan gesekan guling normal) antara cincin bagian dalam bantalan dan bola. Hal ini merusak lapisan gemuk, mempercepat keausan pada bola dan jalur transmisi.
- Saat mesin dinyalakan/dihentikan, poros motor rentan terhadap runout radial akibat fluktuasi beban, yang mengakibatkan bantalan menerima gaya radial tambahan. Seiring waktu, hal ini meningkatkan celah bantalan (bantalan bola alur dalam normal memiliki celah ≤ 0,1 mm, yang dapat melebihi 0,2 mm setelah sering dinyalakan/dihentikan), yang menyebabkan kebisingan dan getaran abnormal.
Perawatan menekankan “manajemen pelumasan” dan “pengujian jarak bebas”:
- Persingkat interval penggantian gemuk—dari 6 bulan (untuk operasi normal) menjadi 3 bulan untuk skenario sering menyala-mati. Gunakan gemuk tahan suhu tinggi dan geser (misalnya, gemuk komposit berbasis litium Grade 2, cocok untuk suhu -20°C hingga 150°C) dan isi 1/2–2/3 ruang internal bearing (gemuk yang berlebihan menyebabkan panas berlebih; gemuk yang tidak mencukupi menyebabkan gesekan kering).
- Pantau kebisingan bantalan dengan stetoskop setiap 200 jam. Jika terdengar suara "dengungan" atau "klik", segera matikan motor. Ukur celah bantalan dengan feeler gauge dan ganti bantalan jika celahnya melebihi 0,15 mm.
- Pastikan deviasi koaksialitas antara poros motor dan kopling ≤ 0,1 mm selama pemasangan untuk mengurangi dampak gaya radial selama memulai/menghentikan.
4. Rem Elektromagnetik: Keausan pada Kampas Rem dan Koil Rem Akibat Pengereman yang Sering
Beberapa motor DC (misalnya, motor traksi elevator, motor hoist) dilengkapi dengan rem elektromagnetik. Seringnya menyalakan dan mematikan mesin mengharuskan rem untuk "aktif dan nonaktif" berulang kali, yang menyebabkan dua jenis keausan:
- Keausan kampas rem: Setiap siklus pengereman melibatkan gesekan antara kampas dan tromol rem. Pengereman yang sering akan mengurangi ketebalan kampas dengan cepat (ketebalan kampas normal adalah 5 mm; keausan dapat mencapai 0,5–1 mm per bulan dalam skenario sering menyala-mati). Ketika ketebalan kampas turun di bawah 2 mm, kinerja pengereman akan menurun secara signifikan.
- Keausan koil: Pengaktifan koil rem secara berkala akan meningkatkan kehilangan tembaga. Selain itu, dampak gaya elektromagnetik selama pengaktifan dapat dengan mudah merusak lapisan insulasi koil, yang menyebabkan korsleting.
Target perawatan “kampas rem” dan “kumparan”:
- Periksa ketebalan kampas rem setiap minggu. Ganti kampas rem jika ketebalannya kurang dari 2 mm, pastikan area kontak antara kampas rem dan tromol rem ≥ 90% untuk menghindari gaya pengereman yang tidak merata.
- Ukur resistansi koil rem setiap bulan. Jika deviasi dari nilai terukur melebihi 5%, bongkar koil untuk memeriksa hubungan pendek antar-putaran. Gulung kembali koil atau ganti seluruh rakitan rem jika terdeteksi hubungan pendek.
- Aplikasikan lapisan tipis pelapis tahan aus suhu tinggi (misalnya pelapis berbahan dasar keramik) pada permukaan tromol rem guna meningkatkan ketahanan aus pada bantalan dan tromol, sehingga memperpanjang masa pakai bantalan.
Singkatnya, untuk motor DC dengan skenario sering menyala-mati, "inspeksi frekuensi tinggi + perawatan terarah" pada sikat/komutator, belitan jangkar, bantalan, dan rem elektromagnetik dapat mengurangi tingkat kegagalan komponen hingga lebih dari 60%. Hal ini memastikan operasi yang stabil dalam jangka panjang dan menghindari waktu henti produksi atau kecelakaan keselamatan yang disebabkan oleh kerusakan komponen.