Dunia Kereta - Motor Linier

Linier motor adalah motor listrik yang stator dan rotornya berbentuk linier. Jadi motor ini berbrntuk linier datar, tidak bulat tabung seperti motor pada umumnya, Gambar 1. Karena bentuknya yang linier, motor ini  tidak menghasilkan torsi (putaran) tetapi menghasilkan gaya yang linier. Umumnya, motor liier dibuat dengan prinsip hukum Lorentz, yakni arus listrik yang mengalir pada medan magnet akan terkena gaya Lorentz yang arahnya tegak lurus, seperti ilustrasi gambar 2.

Gambar 1. Motor Induksi vs Motor Linier[1]

Gambar 2. Hukum Lorentz[2]

Gambar 3. Ilustrasi cara kerja motor linier[2]

Gambar 3 menunjukkan ilustrasi cara kerja sederhana dari motor linier. N dan S adalah kutub magnet sedangkan kotak tengah adalah koil/lilitan, terdapat dua lilitan atas dan bawah. Gambar ini adalah penampang melintang, sehingga tanda silang pada lingkaran kecil di lilitan menunjukkan lilitan arah keluar, sedangkan tanda titik adalah lilitan arah masuk. Kedua lilitan ini dialiri arus listrik dengan beda fasa 90°. Sehingga jika lilitan bawah kita buat fasa nya mendahului maka motor akan bergerak kebawah dan jika lilitan atas yang fasa nya mendahului maka motor akan bergerak ke atas. Kedua lilitan ini disebut sebagai active part karena yang dikendalikan, sedangkan medan magnet yang ada di kanan kirinya disebut reactive part.

Banyak desain yang diusulkan para ilmuwan untuk motor linier, yang kesemuanya memiliki dua karegori utama yaitu: low acceleration (percepatan rendah) dan high accerelation (percepatan tinggi). Low acceleration cocok untuk diaplikasikan untuk kendaraan darat seperti kereta api, sedangkan high acceleration diaplikasikan untuk studi tentang tumbukan dan pesawat luar angkasa.

Sedangkan jenis linier motor sendiri hampir sama seperti motor umunyanya yakni Linier DC motor, Linier Synchronous Motor (LSM), dan Linier induction motor (LIM). Mengingat kekurangan dari motor DC dibanding motor AC, maka Linier DC motor juga tidak cocok dipakai untuk transportasi. LSM biasanya memakai megnet permanen dimana cara kerjanya sudah dijelaskan diatas. Sedangkan untuk LIM sendiri, cara kerjanya adalah active part yang berupa konduktor yang dililiti koil 3 phase sehingga apabila ada plat besi yang diletakkan diatasnya akan ter-induksi dan memiliki eddy current yang menghasilkan medan magnet yang berlawanan. Sesuai dengan hukum Lenz’s maka kedua medan magnet yang berlawanan ini akan saling tolak – menolak sehingga menghasilkan gaya gerak.

Gambar 4. Linier induction motor (LIM)[2]

Gambar 5. Linier Synchronous Motor (LSM)[2]

Berdasarkan letak bagian active part dan reactive part maka pemanfaatan motor linier dalam perkeretaapian juga berbeda. Jika active part ada di kereta, artinya kita perlu mengalirkan listrik ke kereta karena inverter yang mengendalikan active part ada di kereta sehingga tetap dibutuhkan overhead line (LAA) atau 3^rd rail. Sedangkan jika active part ada di lintasan maka tidak perlu mengalirkan energi ke kereta. Menurut hemat saya, cara kedua memerlukan dana yang lebih ,ahal karena harus membuat active part sepanjang lintasan. Sebagai informasi Japan subway produk Kawasaki mamaki overhead line sedangkan Bombardier memakai 3^rd rail pada kereta motor linier mereka.

Berikut beberapa kelebihan dan kekurangan motor linier dibanding motor biasa pada aplikasi kereta api:

Kelebihan:

•  Perawatan lebih mudah dan murah
• Tidak ada bearing, gear dan coupling
• Pengereman sepenuhnya elektrik
• Luas terowongan dapat dibuat lebih kecil

Kekurangan:

•  Untuk factor keamanan air gap minimal 10 mm
• Efisiensi rendah

Contoh aplikasi motor linier pada kereta api:

1. Airport express di Beijing
2.   Kelana Jaya line di Kuala Lumpur
3. Green Line di Yokohama

Gambar 6. Kelana Jaya LRT, Malaysia[5]

Ref:

1. http://www.explainthatstuff.com/linearmotor.html
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Linear_motor
3.  http://www.hitachi-rail.com/products/rolling_stock/linear/feature01.html
4.  Hellinger, Rolf and Mnich, Peter. Linier Motor Powered Transportation: History, Present Status, and Future Outlook. Proceeding IEEE. Vol. 97, No. 11, Nov 2009.
5. http://www.myrapid.com.my/media-centre/media-releases/2014/rapidkl-rolls-out-first-newly-refurbished-trains