CATATAN : Meskipun Multifunction Machine dapat digunakan sebagai series, shunt, dan compound wound machine, tetapi mutunya lebih rendah dari individual machine dalam

Akbar Aulia Hari Susanto 202011050

Laboratorium Mesin Listrik

GENERATOR DC

Akbar Aulia Hari Susanto 202011050 III. TEORI MODUL

Generator arus searah mempunyai komponen dasar yang umumnya hampir sama dengan komponen mesin – mesin listrik lainnya. Secara garis besar generator arus searahadalah alat konversi energi mekanis berupa putaran menjadi energi listrik arus searah. Energi mekanik di pergunakan untuk memutar kumparan kawat penghantar di dalam medan magnet.

Berdasarkanhukum Faraday, maka pada kawat penghantar akan timbul ggl induksi yang besarnya sebanding dengan laju perubahan fluksi yang dilingkupi oleh kawat penghantar. Bila kumparan kawat tersebut merupakan rangkaian tertutup, maka akan timbul arus induksi. Yang membedakannyadengan generator lain yaitu terletak pada komponen penyearah yang terdapat didalamnya yangdisebut dengan komutator dan sikat.

Berdasarkan Hukum Imbas dari FARADAY yakni apabila lilitan penghantar atau konduktor diputar memotong garis-garis gaya medan magnit yang diam, atau lilitan penghantar diam dipotong oleh garis-garis gaya medan magnet yang beqputar; maka pada penghantar tersebut timbul EMF (Elektro Motoris Force) atau GGL (Gaya Gerak Listrik) atau Tegangan Induksi.

EMF yang dibangkitkan pada penghantar jangkar adalah tegangan bolak-balik, tegangan bolak- balik tersebut kemudian disearahkan oleh komutator. Tegangan searah tersebut oleh sikat dikumpulkan kemudian diberikan ke terminal generator untuk di transfer ke beban. Arus yang mengalir pada penghantar jangkar kanena beban tersebut akan membangkitkan medan yang melawan, atau mengurangi medan utama yang dihasilkan oleh kutub sehingga tegangan terminal turun, hal ini yang disebut reaksi Jangkar.

Persamaan yang menyatakan hubungan besaran tegangan, arus, daya dan resistans sebagaiberikut:

𝐸_𝑔 = 𝑉_𝑡+ 𝐼_𝑎× 𝑅_𝑎+ ∆𝑉_𝑠𝑖 (1 − 1) 𝑉_𝑓 = 𝐼_𝐹+ (𝑅_𝑓+ 𝑅) (1 − 2) 𝐼_𝑎 = 𝑃_{𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡}

𝑉_𝑡 (1 − 3)

Demgan,

Eg = Tegangan yang dibangkitkan oleh jangkar dalam volt Vt = Tegangan terminal dalam volt

Ia = Arus jangkar dalam ampere I = Arus beban dalam ampere

Vf = Tegangan sumber arus searah untuk penguatan dalam volt Rf = Resistansi kumparan medan dalam ohm

Ra = Resistansi kumparan jangkar dalam ohm

If = Arus medan dalam Ampere

Akbar Aulia Hari Susanto 202011050

Laboratorium Mesin Listrik R = Resistansi pengatur arus masuk kumparan medan dalam ohm

∆ v si = Rugi tegangan pada sikat Poutput = Vt I Watt (1-4)

Poutput = Daya keluaran jangkar

Referensi :

Ir. Hamzah Berahim, 1996, Pengantar Teknik Tenaga Listrik

Moh. Dahlan, ST. MT., 2018, Buku Ajar Mesin-Mesin Listrik

Akbar Aulia Hari Susanto 202011050 IV. TEORI TAMBAHAN



Generator

Generator adalah suatu alat / sistem yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik dan menghasilkan tenaga listrik bolak-balik atau tenaga listrik searah tergantung pada tipe generator. Prinsip kerja generator berdasarkan Hukum Faraday tentang induksi elektromagnetic yaitu bila suatu konduktor digerakkan dalam medan magnet, maka akan membangkitkan gaya gerak listrik. Konstruksi utama generator terdiri dari Stator dan Rotor. Stator adalah bagian yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang bergerak.

1. Stator

Stator merupakan elemen diam yang terdiri dari Rangka Stator, Inti Stator dan belitan-belitan Stator (belitan jangkar). Rangka stator terbuat dari besi tuang dan merupakan rumah dari semua bagian-bagian generator. Rangka stator ini berbentuk lingkaran dimana sambungan-sambungan pada rusuknya akan menjamin generator terhadap getaran-getaran. Inti stator terbuat dari bahan ferromagnetic atau besi lunak disusun berlapis-lapis disusun berlapis-lapis tempat terbnentuknya fluks magnet. Sedangkan belitan stator terbuat dari tembaga disusun dalam alur-alur, belitan stator berfungsi tempat terbentuknya gaya gerak listrik.

2. Rotor

Rotor adalah merupakan elemen yang berputar, pada rotor terdapat kutub-kutub magnet dengan lilitan-lilitan kawatnya dialiri oleh arus searah. Kutub magnet rotor terdiri dua jenis yaitu:



Rotor kutub menonjol (salient), adalah tipe yang dipakai untuk generator-generator kecepatan rendah dan menengah.



Rotor kutub tidak menonjol atau rotor silinder digunakan untuk generator-generator turbo atau generator kecepatan tinggi.

Kumparan medan pada rotor disuplai dengan medan arus searah untuk menghasilkan fluks dimana arus searah tersebut dialirkan ke rotor melalui sebuah cincin. Jadi, jika rotor berputar maka fluks magnet yang timbul akibat arus searah tersebut akan memotong konduktor dari stator yang mengakibatkan timbulnya gaya gerak listrik. Belitan searah pada struktur medan yang berputar dihubungkan ke sebuah sumber luar melalui slipring atau brush. Slipring ini berputar bersama- sama dengan poros dan rotor. Banyaknya slipring ada dua buah dan pada tiap-tiap slipring dapat menggeser brostel yang masing-masing merupakan positip dan negatip guna penguatan ke lilitan medan pada rotor. Slipring terbuat dari besi baja, kuningan atau tembaga yang dipasang pada poros dengan memakai bahan isolasi. Untuk membangkitkan arus searah dibutuhkan sebuah system penguat atau Exiter, suplai diperoleh dari pembangkit itu sendiri kemudian disearahkan seterusnya dikembalikan ke rotor melalui slipring.



Generator DC

Akbar Aulia Hari Susanto 202011050

Laboratorium Mesin Listrik menjadi energi listrik, menghasilkan arus searah, motor generator DC memsuplai kebutuhan listrik pada mobil sewaktu mesin hidup. Tetapi apabila jumlah pemakaian listrik lebih besar daripada yang dihasilkan motor generator DC, maka baterai lkut memikul beban kelistrikan tersebut. Prinsip kerja Generator DC menggunakan pirnsip Hukum Faraday yang berbunyi“Ketika sebuah medan magnet berputar secara terus menerus memotong kumparan maka akan membangkitkan beda potensial pada kumparan tersebut.”Sehingga, saat rotor diputar dalam pengaruh medan magnet maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan Gaya Gerak Listrik (GGL). Gaya Gerak Listrik maksimal dihasilkan saat posisi kumparan tegak lurus dengan arah fluks magnet, dimana arah fluks magnet adalah dari kutub utara menuju kutub selatan. Begitu juga, untuk Gaya Gerak Listrik minimum timbul saat posisi kumparan sejajar dengan arah fluks magnet.



Jangkar Generator DC

1) Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi.

2) Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar.

3) Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.



Jenis-Jenis Generator DC

Seperti telah disebutkan diawal, bahwa generator DC berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:

1. Generator penguat terpisah 2. Generator shunt

3. Generator kompon

Akbar Aulia Hari Susanto 202011050



Generator Penguat Terpisah

Pada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah, yaitu:

1. Penguat elektromagnetik

2. Magnet permanent / magnet tetap



Generator Shunt

1) Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2).

Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnet stator.

2) Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser.

3) Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya.



Generator Kompon

1) Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat seri. Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.

2) Karakteristik generator kompon, Tegangan output generator terlihat konstan dengan

pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini

disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya jika arus

beban bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang cenderung

tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.