BAB II LANDASAN TEORI
2.2.4 Bagian-bagian Terpenting dari Generator
gambar 2.3.Bentuk Flux Magnit dan GGL Terbentuk pada Sisi Kumparan. ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah )
2.2.4. Bagian-bagian Terpenting dari Generator
Pada mesin Generator listrik,terdiri dari bagian yang diam ( stator ) dan bagian yang berputar ( rotor ).yang termasuk bagian-bagian penting dalam generator listrik antara lain :
Gambar2.4. Badan ( body ) Generator ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah )
Fungsi utama dari badan generator adalah sebagai bagian dari mengalirnya flux magnit yang di hasilkan kutub-kutub magnit,karena itu badan generator di buat dari bahan ferromagnetic.selain itu juga berfungsi untuk meletakan alat-alat tertentu dan melindungi bagian-bagian mesin lainnya. Oleh sebab itu badan generator harus terbuat dari bahan yang kuat.
2. Inti kutub magnit dan lilitan penguat magnit
Sebagaimana diketahui bahwa flux magnit yang terdapat pada generator dihasilkan oleh kutub-kutub magnit yang dibuat dengan prinsip elektromagnetisme.sedangkan lilitan penguat magnit berfungsi untuk mengalirkan arus listrik untuk terjadinya proses elektromagnetisme.
Gambar 2.5. Inti Kutub Magnet dan Kumparannya. ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah )
Berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus dari lilitan jangkar dengan beban. Juga untuk terjadinya komutasi,agar gesekan antar komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator,maka sikat harus lebih lunak dari komutator.
4. Komutator
Berfungsi sebagai penyearah mekanik dan juga untuk mengumpulkan GGL induksi yang terbentuk pada sisi-sisi kumparan.oleh karena itu komutator dibuat dari bahan konduktor,biasanya di gunakan dari campuran tembaga.
Gambar 2.6. Pemasangan Komutator dan Segmen Komutator ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah )
5. Jangkar
Jangkar yang digunakan pada generator arus searah umumnya yang berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaanya untuk tempat melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya GGL induksi.jangkar terbuat dari bahan ferromagnetic,dengan maksud agar liliatan jjangkar terletak dalam daerah yang induksi magnitnya besar,agar GGL induksi yang terbentuk dapat bertambah besar.
Gambar 2.7. Jangkar dan Lilitannya. ( Reff : Drs.Sumanto, Mesin Arus Searah ) 6. Lilitan jangkar
Lilitan jangkar berfungsi sebagai tempat terbentuknya GGL induksi.
Gambar 2.8. Kumparan Jangkar.
( Reff : Drs. Sumanto, Mesin Arus Searah )
Pada prinsipnya kumparan terdiri dari : a. Sisi kumparan aktif,
Yaitu bagian sisi kumparan yang terdapat dalam alur jangkar yang merupakan bagian terjadinya GGL induksi sewaktu generator bekerja,setiap sisi kumparan biasanya terdiri beberapa buah kawat. b. Kepala kumparan
Bagian dari kumparan yang terletak di luar alur,berfungsi sebagai penghubung antar sisi kumparan aktif.
c. Juluran
Yaitu bagian ujung kumparan yang menghubungkan sisi aktif dengan komutator.
2.2.5. Hubungan Frekuensi (f) dengan r.p.m.
Waktu yang digunakan untuk menggerakan dua kutub yang tak senama yang berturutan melalui kumparan sama dengan satu perioda,yang menghasilkan satu gelombang penuh.yang terdiri dari satu lengkung positif dan satu lengkung negative dalam satu bentuk sinus secara sempurna. Sedangkan banyaknya gelombang yang terbentuk setiap detik disebut frekuensi. Hal ini dapat di lihat dengan persamaan :
f = T 1
( 2.4 ) Dimana : f = frekuensi listrik dalam Hz atau cps
T = perioda dalam satuan detik.
Apabila kumparan terletak diantara dua kutub magnet ( q = 2 ),maka dalam satu putaran akan terbentuk satu gelombang . untuk ( q = 4 ) maka dalam satu putaran akan terbentuk dua gelombang .dengan demikian banyaknya gelombang listrik
yang dihasilkan bergantung pada jumlah kutub magnet ( q ). Sehingga diperoleh hubungan : 120 .ng q f = ………( 2.5 )
Dimana : f = frekuensi listrik
q = banyaknya kutub magnet n = putaran generator per menit g
Ada dua jenis generator di lihat dari hubungan antara generator dan frekuensi listrik yang manghasilkan arus bolak-balik :
a. Generator Sinkron
Di sebut generator sinkron karena besarnya frekuensi listrik yang di hasilkan sebanding dengan jumlah kutub dan putaran generator.
f = q.ng / 120 b. Generator Asinkron
Disebut generator Asinkron karena besarnya frekuensi listrik yang di hasilkan tidak sebanding dengan jumlah kutub dan putaran generatornya. f ≠ q.n / 120 g
2.2.6. Tegangan Induksi
Tegangan Induksi yang dihasilkan dalam generator tergantung dari jumlah kumparan atau lilitan jangkar pada generator.GGL Induksi di bangkitkan dari kumparan-kumparan jangkar dari suatu generator.karena cabang jangkar
merupakan cabang kumparan-kumparan yang di hubungkan paralel maka besarnya GGL jangkar adalah sama dengan GGL yang di bangkitkan pada satu cabang jangkar.karena tiap cabang jangkar juga terdiri belitan-belitan seri maka untuk memudahkan perhitugan, kita cari rata-rata dalam satu belitan kemudian di kalikan jumlah belitan yang terhubung seri tersebut dimana,
Harga rata-ratanya adalah :
max . . 2 ωφ π = E volt ( 2.6)
jika pada satu putaran jangkar berkutub q,GGL melalui satu periode dalam n putaran per menit atau putaran per detik maka satu periode lamanya ( T )
g n q T . 2 60 = ( 2.7 )
Dalam satu periode di lalui sudut yang besarnya 2 π radial sehingga : = ω T π 2 ( 2.8 ) Dari persamaan ( 2,6 ),di peroleh :
= E 2. π . 2 T π max φ ………….volt ( 2.9 ) = . max . 2 60 . 4 φ g n q
Jangkar memuat N belitan yang terdiri dari a cabang parallel ( cabang jangkar ) sehingga tiap cabang jangkar mempunyai N /a ,buah belitan yang tersambung seri,sedangkan setiap belitan mempunyai dua batag penghantar,jika batang penghantar dinyatakan denan “ Z “ maka N = Z / 2. sehingga diperoleh persamaan : = E .4 . . max 60 2 . 2 q ngφ a Z .………..volt max . . 60 .n Zφ a q E = g ……….. ( 2.10 )
2.2.7. Prinsip Kerja Generator Secara Umum
Generator merupakan alat pengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sumber tegangan arus bolak-balik pada umumnya menggunakan generator sinkron sebagai alternatornya. Pembangkit tegangan ini dilakukan dengan cara melintaskan lilitan penghantar memotong medan magnit. Besar kecilnya tegangan yang di Induksikan oleh penghantar tergantung dari kecepatan penghantar
memotong medan magnit. Jika kecepatan putar dari penghantar dalam memotong medan magnit sebesar (n) putaran per menit,maka dalam satu detik penghantar tersebut akan memotong 2.q.φ Weber . karena tegangan yang di Induksikan penghantar dihitung dari rata-rata pemotongan medan magnit per detik,maka besar tegangan yang dihasilkan oleh sumber penghantar adalah :
= E 60 . . . 2qφng volt………. ( 2.11 )
Supaya tegangan keluarannya besar maka jumlah lilitan penghantarnya diperbanyak, misalnya N adalah jumlah lilitan penghantar yang diseri dalam satu phasa, maka besar tegangan yang di Induksikan per phasa adalah :
60 . . . . 2Nq ng E φ = volt……….( 2.12 )
Jika tegangan yang dihasilkan digunakan untuk mensuplay beban yang besar,maka penampang pengahantarnya di perbesar,agar mampu menahan arus yang besar.