BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini di bahas mengenai teori-teori dasar yang digunakan untuk menunjang perencanaan dan pembuatan alat.
2.1. PEMBANGKIT LISTRIK
Pembangkit listrik adalah bagian dari alat industri yang dipakai untuk memproduksi dan membangkitkan tenaga listrik dari berbagai sumber tenaga, seperti PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap ), PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir ), PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Angin ), PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya ), PLTSa (Pembangkit Listrik Tenaga Sampah ), dan PLTMH (Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro ).
Bagian utama dari pembangkit listrik ini adalah generator, yakni mesin berputar yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik dengan menggunakan prinsip medan magnet dan penghantar listrik. Mesin generator ini diaktifkan dengan menggunakan berbagai sumber energi yang sangat bemanfaat dalam suatu pembangkit listrik.
2.1.1. Jenis Pembangkit Listrik
Adapun jenis-jenis pembangkit listrik yang sering digunakan pada beberapa Negara tergantung jenis pemanfaatan energi yang di dapat yaitu: a. PLTA Pembangkit listrik tenaga air (PLTA) adalah pembangkit yang
mengandalkan energi potensial dan kinetik dari air untuk menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dibangkitkan ini biasadisebut sebagai hidroelektrik. Bentuk utama dari pembangkit listrik jenis ini adalah generator yang dihubungkan ke turbin yang digerakkan oleh tenaga kinetik dari air.
Namun, secara luas, pembangkit listrik tenaga air tidak hanya terbatas pada air dari sebuah waduk atau air terjun, melainkan juga meliputi pembangkit listrik yang menggunakan tenaga air dalam bentuk lain seperti tenaga ombak. Hidroelektrisitas adalah sumber energi terbaharui. Contohnya PLTA BAKARU Sulawesi selatan, PLTA sigura-gura Sumatera Utara dan PLTA Saguling Jawa Barat dan lain-lain.
b. PLTU Pada PLTU, uap ditampung dan disalurkan untuk memutarkan turbin uap. Energi mekanis dari putaran turbin diubah menjadi energi listrik oleh generator. Contohnya PLTU Semarang Jawa Tengah dan PLTU Suralay Cilegon banten
Gambar 2.2 Pembangkit Listrik Tenaga Uap
c. PLTN (Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir) Pembangkit listrik ini menggunakan energi panas yang dihasilkan oleh reaktor nuklir untuk memutarkan turbin uap. Dari turbin inilah energi mekanis diubah menjadi energi listrik. Contohnya PLTN di Jepang dan OBNINKS di Uni Soviet.
d. Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS) Pembangkit listrik ini menggunakan cahaya matahari sebagai energi utama. Energi dari cahaya matahari dapat langsung diubah menjadi energi listrik oleh konventer generator dan disimpa didalam baterai.
Gambar 2.4 Pembangkit Listrik Tenaga Surya
e. Pembangkit Listrik Tenaga Angin Hembusan angin digunakan untuk meutarkan baling-baling kemudian putaran tersebut digunakan untuk memutarkan generator. Dari generator inilah energi mekanik diubah menjadi energi listrik melalui bantuan solarcell agar energi listrik yang dihasilkan dapat digunakan perlu disimpan pada baterai.
Gambar 2.5 Pembangkit Listrik Tenaga Angin 2.2. GENERATOR
Generator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator ini memperoleh energi mekanis dari prime mover atau penggerak mula. Prinsip kerja dari generator sesuai dengan hukum Lens, yaitu arus listrik yang diberikan pada stator akan menimbulkan momen elektromagnetik yang bersifat melawan putaran rotor sehingga menimbulkan EMF (Electromotive Force) pada kumparan rotor.
2.2.1. Jenis Jenis Generator
Jenis jenis generator di bagi berbagai macam yaitu :
1. Jenis generator berdasarkan letak kutubnya dibagi menjadi : a. generator kutub dalam : generator kutub dalam mempunyai
medan magnet yang terletak pada bagian yang berputar (rotor).
b. generator kutub luar : generator kutub luar mempunyai medan magnet yang terletak pada bagian yang diam (stator)
2. Jenis generator berdasarkan putaran medan dibagi menjadi : a. generator sinkron
b. generator asinkron
3. Jenis generator berdasarkan jenis arus yang dibangkitkan a. generator arus searah (DC)
b. generator arus bolak balik (AC)
4. Jenis generator dilihat dari fasanya a. generator satu fasa
5. Jenis generator berdasarkan bentuk rotornya :
a. generator rotor kutub menonjol biasa digunakan pada generator dengan rpm rendah seperti PLTA dan PLTD
b. generator rotor kutub rata (silindris) --> biasa digunakan pada pembangkit listrik / generator dengan putaran rpm tinggi seperti PLTG dan PLTU
2.2.2. Konstruksi Generator
Dalam pembuatan generator adapun yang harus di perhatikan yaitu :
a. Rotor
Fungsi rotor untuk menghasilkan medan magnet, kuat medan magnet yang dihasilkan tergantung besar arus listrik yang mengalir ke rotor coil. Listrik ke rotor coil disalurkan melalui sikat yang selalu menempel pada slip ring. Terdapat dua sikat yaitu sikat positip berhubungan dengan terminal F, sikat negatip berhubungan dengan massa atau terminal E. Semakin tinggi putaran mesin, putaran rotor altenator semakin tinggi pula, agar listrik yang dihasilkan tetap stabil maka kuat magnet yang dihasilkan semakin berkurang sebanding dengan putaran mesin.
Gambar 2.7 Rotor 2 kutub
b. Stator
Stator berfungsi sebagai kumparan yang menghasilkan listrik saat terpotong medan magnet dari rotor.Stator terdiri dari stator core (inti stator) dan stator coil. Stator coil menghasilkan arus listrik AC tiap ujung stator dihubungkan ke diode positip dan diode negatip.
Gambar 2.8 Stator
Menentukan Jumlah Lilitan Stator ini dapatkan dari rumus tegangan induksi pada generator:
... (2.1)
Dimana :
Erms = Tegangan induksi (Volt) N = Jumlah lilitan per kumparan ƒ = Frekwensi (Hz)
Ns = Jumlah kumparan Nph = Jumlah fasa
c. Dioda (Rectifier)
Dioda berfungsi sebagai pengubah tegangan ac dari kumparan stator menjadi tegangan dc dan di alirkan pada kumparan rotor untuk memperkuat medan magnet yang di hasilkan pada rotor melalui sikat brush.
d. Sikat ( Brush )
Sikat berfungsi untuk mengalir arus listrik dari regulator ke rotor coil melalui slip rings. Pada rotor terdapat dua sikat, yaitu :
1. Sikat positip 2. Sikat negatip
Gambar 2.10 Sikat ( Brush ) Gambar 2.11 Slip Rings
Sikat selalu menempel dengan slip ring, saat rotor berputar maka akan terjadi gesekan antara slip ring dengan sikat, sehingga sikat menjadi cepat aus. Kontak sikat dengan slip
ring harus baik agar listrik dapat mengalir dengan baik,
2.3. TURBIN
Turbin adalah suatu mesin rotari yang berfungsi untuk mengubah energi dari aliran fluida menjadi energi gerak yang bermanfaat. Mesin turbin yang paling sederhana terdiri dari sebuah bagian yang berputar disebut rotor, yang terdiri atas sebuah poros dengan sudu-sudu atau blade yang terpasang disekelilingnya. Rotor tersebut berputar akibat dari tumbukan
aliran fluida atau berputar sebagai reaksi dari aliran fluida tersebut. Oleh karena itulah turbin terbagi atas 2 jenis, yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Rotor pada turbin impuls berputar akibat tumbukan fluida bertekanan yang diarahkan oleh nozzle kepada rotor tersebut, sedangkan rotor turbin reaksi berputar akibat dari tekanan fluida itu sendiri yang keluar dari ujung sudu melalui nozzle.
Gambar 2.18. Turbin Reaksi Gambar 2.19. Turbin Implus 2.3.1. Jenis Jenis Turbin
Berikut adalah jenis - jenis turbin : a. Turbin Impuls
Turbin ini merubah arah dari aliran fluida berkecepatan tinggi menghasilkan putaran impuls dari turbin dan penurunan energi kinetik dari aliran fluida. Tidak ada perubahan tekanan yang terjadi pada fluida, penurunan tekanan terjadi di nozzle.
b. Turbin Reaksi
Turbin ini menghasilkan torsi dengan menggunakan tekanan atau massa gas atau fluida. Tekanan dari fluida berubah pada saat melewati sudu rotor. Pada turbin jenis ini diperlukan semacam sudu pada casing untuk
mengontrol fluida kerja seperti yang bekerja pada turbin tipe multistage atau turbin ini harus terendam penuh pada fluida kerja (seperti pada kincir angin).
2.3.2. Macam Macam Turbin
Berikut adalah macam-macam turbin berdasarkan aplikasi penggunaannya:
1. Turbin Uap
Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen lain, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung dari jenis mekanisme yang digerakkan turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri, seperti untuk pembangkit listrik.
Prinsip kerja turbin uap Turbin uap terdiri dari sebuah cakram yang dikelilingi oleh daun-daun cakram yang disebut sudu-sudu. Sudu-sudu ini berputar karena tiupan dari uap bertekanan yang berasal dari ketel uap, yang telah dipanasi terdahulu dengan menggunakan bahan bakar padat, cair dan gas. Uap tersebut kemudian dibagi dengan menggunakan control valve yang akan dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan pompa dan juga sama halnya dikopel dengan sebuah generator singkron untuk menghasilkan energi listrik. Setelah melewati turbin uap, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tadi muncul menjadi uap bertekanan rendah.
Panas yang sudah diserap oleh kondensor menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju boiler. Sisa panas dibuang oleh kondensor mencapai setengah jumlah panas semula yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisisensi thermodhinamika suatu turbin uap bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang modern mempunyai temperatur boiler sekitar 5000C sampai 6000C dan temperatur kondensor 200C sampai 300C.
2. Turbin Gas
Turbin jenis ini menggunakan fluida udara yang dipanaskan secara cepat sebagai fluida kerjanya. Sebuah kompresor yang berfungsi untuk mengkompres udara dipasang satu poros dengan turbin (coupled).
Gambar 2.20. Aliran Fluida Kerja Turbin Gas
Prinsip kerja dari turbin gas tidak jauh berbeda dengan turbin-turbin yang lain. Putaran dari rotor turbin-turbin, diakibatkan oleh adanya gas bertekanan yang melewati sudu-sudu turbin. Gas dengan tekanan tinggi didapatkan dari pembakaran bahan bakar dengan udara, sesaat sebelum masuk turbin. Ekspansi udara hasil proses pembakaran inilah yang digunakan untuk menggerakkan sudu-sudu turbin.
Turbin gas menggunakan udara atmosfer sebagai media kerjanya. Udara masuk melalui sisi inlet akibat terhisap oleh kompresor. Kompresor ini berfungsi untuk memampatkan udara hingga mencapai tekanan tertentu. Biasanya, tekanan di akhir sudu kompresor mencapai 30 kali tekanan inlet kompresor. Pada sisi akhir kompresor udara bertekanan akan melewati difuser. Difuser ini berfungsi untuk mendukung kompresor meningkatkan tekanan udara.
Proses selanjutnya adalah masuknya udara bertekanan yang keluar dari kompresor untuk menuju area pembakaran (biasa disebut combustion chamber). Di area ini, dilakukan injeksi bahan bakar diikuti dengan proses pembakaran bahan bakar tersebut di dalam udara. Pembakaran ini mengakibatkan terjadinya ekspansi dari udara sehingga volume udara hasil pembakaran meningkat, dan tentu saja temperaturnya yang juga meningkat. Proses pembakaran di dalam chamber tidak akan meningkatkan tekanan udara, karena peningkatan volume udara akibat pemanasan cepat mengakibatkan udara berekspansi ke sisi turbin. Sedangkan kenaikan suhu udara hasil pembakaran, mengindikasikan kandungan energi dalam udara (entalpi) yang naik pula. Energi inilah yang akan dikonversikan menjadi tenaga putaran poros oleh turbin gas.
Udara hasil pembakaran selanjutnya masuk ke sisi turbin. Turbin gas terdiri atas beberapa stage sudu. Stage pertama yang dilewati oleh udara pembakaran disebut sisi high pressure stage (tekanan tinggi), sedangkan sudu yang paling akhir disebut dengan sisi low pressure stage (tekanan rendah). Sudu-sudu dari tiap stage turbin uap berfungsi sebagai nozzle, yang akan mengubah energi panas yang terkandung di dalam udara hasil pembakaran untuk menjadi energi gerak. Selain sisi rotor, sudu turbin juga terdapat pada sisi stator. Untuk lebih memahami bagaimana proses perubahan energi panas menjadi energi gerak putaran pada poros turbin,
3. Turbin Air
Turbin air adalah mesin penggerak dimana energi fluida berkerja digunakan langsung untuk memutar roda turbin. Bagian turbin yang dipergunakan langsung untuk berputar dimana rotor atau roda turbin. Dalam turbin fluida kerja mengalami proses kerja ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan yang mengalir secara kontinu. Fluida kerjanya dapat berupa air.
Turbin air adalah turbin dengan air sebagai fluida kerjanya. Air mengalir ditempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Dalam hal ini air mempunyai energi potensial. Dalam proses aliran di dalam pipa energi potensial tersebut berangsur-angsur berubah menjadi energi kinetik. Dalam turbin energi kinetik air berubah menjadi energi mekanik, dimana air memutar turbin.
4. Turbin angin
Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angina.
Gambar 2.23. Turbin angin
Pada turbin angin energi fluida kerja dimanfaatkan secara langsung untuk memutar roda turbin. Fluida kerja turbin dapat berupa gas, uap dan air. Bagian turbin yang berputar dinamakan rotor atau roda turbin, sedangkan bagian yang tidak bergerak/ berputar dinamakan stator atau rumah turbin. Roda turbin terletak di dalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang menggerakkan atau memutar bebannya. Di dalam fluida kerja mengalami proses ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan dan mengalir secara kontinu
2.4. PRINSIP PEMBANGKITAN TENAGA LISTRIK
Prinsip pembangkit tenaga listrik terjadi akibat adanya suatu induksi medan magnet yang dapat kita lihat sebagai berikut.
2.4.1. Induksi Elektro Magnet
Garis gaya magnet dipotong oleh pengantar listrik yang bergerak diantara medan magnet, akan timbul gaya gerak listrik (tegangan induksi) pada penghantar dan arus akan mengalir apabila penghantar tersebut merupakan bagian dari sirkuit lengkap. Seperti yang ditunjukan pada gambar 2.1. mengenai penghantar yang dihubungkan dengan galvano meter, di gerakan keluar masuk secara terus-menerus kedalam celah satu buah magnet permanen yang berbentuk U
Gambar 2.12 Pengukuran arus yang kecil dengan galvano meter
Seperti ditunjukan pada gambar 2.1, jarum galvano meter ( yang dapat mengukur arus yang sangat kecil), akan bergerak karena gaya gerak listrik yang dihasilkan pada saat pengantar digerakkan maju-mundur
diantara katup utara dan katup selatan magnet. Dari aksi ini, akan didapat beberapa kesimpulan bahwa:
1) Jarum galvano meter akan bergerak jika pengahantar atau magnet digerakkan.
2) Arah gerakan jarum akan berfariasi mengikuti arah gerakan penghantar atau magnet. Basar gerakan jarum akan semakin besar sebanding dengan kecepatan gerakan.
3) Jarum tidak akan bergerak jika gerakan dihentikan.
Bila dengan beberapa cara, pengantar dilewatkan melalaui garis gaya magnet, maka dalam pengantar akan terbangikit gaya gerak listrik, penomena ini disebut dengan “induksi elektromagnet”. Generator menghasilkan gaya gerak listrik dengan cara induksi elektro magnet dan mengubahnya menjadi tenaga listrik (tegangan arus).
2.4.2. Arah Gaya Gerak Listrik
Arah gaya gerak listrik yang dibangkitkan dalam tar diantara medan magnet bervariasi mengikuti perubahan arah garis gaya megnet dan gerakan penghatar.. Apabila penghantar digerakkan diantara kutup magnet utara dan selatan, maka gaya gerak listrik akan mengalir dari kanan ke kiri (arah garis gaya magnet dari kutup utara ke kutup selatan).
Arah gais gaya magnet dapat dipahami dengan mengunakan Hukum tangan Kanan Fleming (Fleming’s Right-Hand Rute). Hukum Tangan Kanan Fleming dengan ibu jari, telunjuk dan jari tengah tangan kanan dibuka dengan sudut yang tepat satu sama lain, maka telunjuk akan menunjukan gais gaya magnet, ibu jari menunjukan arah gerakan penghantar dan jari tengah menunjukan arah gaya gerak listrik.
Gambar 2.13. Hukum tangan kanan fleming
2.4.1. Besarnya Garis Gaya Magnet
Besarnya gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada saat penghantar memotong (melewati) garis gaya magnet di antara medan magnet sebanding dengan banyaknya garis gaya magnet yang dipotong pada suatu satuan waktu. Untuk lebih jelasnya mengenai garis gaya magnet, Sebagai contoh, bila banyaknya garis-garis N dipotong dalam waktu t detik dan gaya gerak listrik e volt.
Dalam medan magnet dengan densitas yang seragam, besarnya gaya gerak listrik yang dibangkitkan tergantung pada arah gerakan penghantar meskipun kecepatan gerakan penghantar konsta bagaimanapun, meskipun penghantar bergerak dengan kecepatan yang sama di antara masing-masing titik, gaya gerak listrik akan bangkit hanya pada saat penghantar bergerak antara A dan B dan antara C dan D. Bila penghantar (conductor) digerakkan dengan jalur melingkar didalam medan magnet. maka besarnya garis gaya magnet akan berubah secara konstan. penghantar digerakkan dalam lingkaran dengan kecepatan tetap dari titik A hingga ke titik L diantara kutub magnet utara dan selatan. Dalam hal ini jumlah garis gaya magnet terbesar dipotong antara titik D dengan E dan antara titik J dengan K, tetapi tidak ada garis yang dipotong antara A dengan B atau G dengan H.
Jadi, bila gaya gerak listrik yang dibangkitkan pada saat penghantar digerakkan dalam lingkaran dinyatakan dalam sebuah grafik, dapat dilihat bahwa keberadaan gaya ini secara tetap mengalami perubahan (bertambah dan berkurang). Selanjutnya, arah arus yang dibangkitkan oleh gaya gerak listrik ini akan berubah setiap setengan putaran penghantar.
Gambar 2.14. Gerakan grafik gaya listrik
2.4.2. Prinsip Generator
Meskipun gaya gerak listrik dihasilkan bila sebuah penghantar diputar dalam medan magnet, sebenarnya besarnya gaya gerak listrik (ggl) yang dihasilkan sangat kecil.
Gambar 2.15. Prinsip generator
Apabila dua buah penghantar disambung ujung ke ujung, maka akan timbul gaya gerak listrik pada keduanya yang tentu saja ganda. Jadi, semakin banyak penghantar yang berputar dalam medan magnet semakin besar pada gaya gerak listrik yang dihasilkan.
Bila penghantar terbentuk dalam satu kumparan jumlah total gaya gerak listrik yang dibangkitkan akan menjadi lebih besar, demikian juga besarnya tenaga listrik (arus dan tegangan) yang dihasilkan. Generator membangkitkan tenaga listrik dengan jalan memutarkan sebuah kumparan di dalam medan magnet. Ada dua macam listrik, arus searah dan arus bolak-balik dan tergantung pada cara menghasilkan listrik generator juga dibedakan dalam generator jenis arus searah dan arus bolak-balik. Untuk lebih jelasnya mengenai kumparan yang berputar didalam medan magnet.
2.5. GENERATOR ARUS BOLAK BALIK
Bila arus listrik yang dibangkitkan oleh kumparan diberikan melalui cincin gesek dan sikat (jadi kumparan dapat berputar), besarnya arus yang mengalir ke lampu akan berubah, pada saat yang sama, demikian juga arah alirannya.
Pada saat kumparan berputar, arus yang dihasilkan pada setengah putaran pertama akan dikeluarkan dari brush pada sisi A, mengalir melalui lampu dan kembali ke brush pada sisi B. Pada setengah putaran selanjutnya, arus akan mengalir dari B dan kembali keA.
2.5.1. Prinsip Kerja Generator Arus Bolak Balik
Generator sinkron adalah generator arus bolak-balik dan sering disebut alternator yang berfungsi mengubah tenaga mekanik menjadi daya listrik. Prinsip kerja mesin ini adalah berdasarkan prinsip induksi
elektromagnit seperti halnya pada transformator, tetapi pada alternator ini terdapat komponen yang bergerak.
Pada mesin yang bertenaga kecil (dengan rating kurang dari 50kW) kumparan pembangkit (jangkar) terletak pada rotor dan kumparan medan pada stator. Tetapi pada mesin dengan rating dalam Megawatt (sampai 800MW atau lebih), jangkar terletak pada stator dan kumparan medan pada rotor. Apabila rotor diputar oleh suatu penggerak utama (misalnya turbin uap) dan kumparan medan diberi sumber tegangan dc sehingga kumparan medan akan membangkitkan medan magnit. Hasil interaksi kawat-kawat jangkar dengan garis- garis gaya, maka di dalam kawat jangkar akan timbul tegangan induksi yang sinusoid (atau berbentuk grafik sinus) tegangan yang timbul dalam kawat jangkar akan di suplai ke jala-jala (rangkaian luar) melalui slip ring (atau cincin seret). dapat dihubungkan langsung dengan terminal stator dan arus eksitasilah yang dilalirkan melalui slip ring.
2.5.2. Frekuensi
Frekuensi adalah jumlah getaran listrik setiap detik yang dinyatakan adalah satuan Herz atau Cycle (disingkat Hz atau c/s). Apabila dikatakan frekuensi f = 1 Hz, hal ini berarti rotor bergerak mengitari dua buah kutub, yaitu rotor berputar dengan jarak 3600 listrik. Oleh karena itu frefuensi tergantung pada putaran dan jumla kutub. Bila suatu mesin (alternator) mempunyai jumlah kutub P, tegangan induksi yang timbul dalam kawat jangkar tiap perputaran menjadi P/2 periode.
Secara formula
N = 120.f/P……….(2.2) N = putaran (rpm)
f = frekwensi (hz)
P = jumlah kutub generator
Rating kecepatan putaran tergantung tipe primovernya. Apabila
primover dari suatu alternator mempunyai kecepatan rendah maka
alternator tersebut ditentukan. Alternator yang tipe primovernya mempunyai kecepatan tinggi maka biasanya generator tersebut mempunyai jumlah kutub 2, 4, atau 6 buah.
2.5.3. Konstruksi Generator Arus Bolak Balik
Konstruksi generator arus bolak - balik ini terdiri dari dua bagian utama yaitu:
1. Stator, yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolak balik. 2. Rotor, yakni bagian bergerak yang menghasilkan medan magnet yang
menginduksikan ke stator. Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis - lapis dan terdapat alur - alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder).
2.5.4. Persamaan GGL yang timbul
Gaya gerak listrik ditunjukkan pada Gambar 2.15 dimana gaya gerak listrik timbul akibat adanya perubahan jumlah garis-garis gaya magnet yang disebut dengan GGL induksi, sedangkan arus yang mengalir dinamakan arus induksi dan peristiwanya disebut induksi elektromagnetik Besar GGL induksi pada generator fluks radial dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan :
... (2.3) Dimana :
Eph = Tegangan induksi yang dibangkitkan (V) f = frekuensi (Hz) Φmax = fluks magnet (Wb) Nph = Jumlah belitan kumparan
Kw = faktor lilit (1)
Ks = faktor kemiringan (0,984)
Beberapa faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi yaitu 1. Kecepatan perubahan medan magnet
Semakin cepat perubahan medan magnet, maka GGL induksi yang timbul semakin besar.
2. Banyaknya lilitan
3. Kekuatan magnet
Semakin kuat gejala kemagnetannya, maka GGL induksi yang timbul semakin besar. Besar kekuatan medan magnet atau fluks yang dihasilkan dengan nilai celah udara yang diketahui dapat dihitung dengan Persamaan :
... (2.4)
Dimana :
Bmax = Fluks magnet maksimal (T)
Br = Densitas fluks magnet (Tesla) (Nilai Br merupakan nilai ketetapan dari jenis magnet NdFeB N42 Ni yaitu 1,3 T. lm = Tebal magnet (cm)
δ = Lebar celah udara (cm)
Luasan magnet dihitung dengan Persamaan :
... (2.5)
Dimana:
Amagn = luasan magnet ( ) ro = radius luar magnet ( ) ri = radius dalam megnet ( )
Nm = jumlah magnet τf = jarak antar magnet ( )
Maka diperoleh fluks maksimum yang dihasilkan dengan Persamaan
... (2.6)
Dimana :
Amagn = luasan magnet (( ) Bmax = Fluks magnet maksimal (T) Ømax = Fluks maksimum (Wb)
2.6. MAGNET NEODIMIUM
Magnet permanen digunakan untuk generator daya kecil hingga menengah. Unsur-unsur alam yang digunakan dalam pembuatan magnet antara lain:besi, aluminium, kobal, nikel, titanium. Kombinasi unsur-unsur alam ini menghasilkan berbagai jenis magnet seperti: Alnico, Ticonal, dan
rare-magnet earth.
Rare - magnet earth adalah magnet yang dibuat dengan
mengkombinaskan unsur samarium, kobal, neodymium, iron, dan boron sehingga dikenal magnet samarium-kobal (SmCo) dan neodimium-iron-boron (NdFeB atau NIB). Kedua jenis magnet ini merupakan magnet yang sangat kuat.
Senyawa ini memberikan potensi untuk memiliki koersivitas tinggi (yaitu, perlawanan menjadi demagnetized). Oleh karena itu, sebagai kepadatan energi maksimum sebanding dengan Js2 magnet fase ini memiliki potensi untuk menyimpan sejumlah besar energi magnetik (BHmax ~ 512 kJ/m3 atau 52 MGOe) dan mempunyai residual fluks density (Br) sebesar 4,5-14,8 KGs/1450- 1480mT, jauh lebih dari kobalt samarium (SmCo) magnet. Dalam prakteknya, sifat magnetik dari magnet neodymium bergantung pada komposisi paduan, struktur mikro, dan teknik manufaktur yang digunakan.
Neodymium magnet Alnico dan ferit magnet dalam banyak aplikasi berbagai teknologi modern di mana magnet permanen yang kuat diperlukan, karena kekuatan mereka lebih besar memungkinkan penggunaan yang lebih kecil. Beberapa penggunaan Magnet :
1. Untuk komputer hard disk
2. Magnetic Resonance Imaging (MRI)
4. Magnet bantalan dan kopling 5. Motor magnet permanen: 6. Generator magnet permanen 7. Servo motor
