Siapa dan Apa Direct Current Generator

Pernahkah kalian semua berpikir dari mana listrik berasal? Listrik berasal dari petir Zeus, listrik berasal dari belut, listrik berasal dari ubur-ubur, listrik berasal dari Yang Maha Kuasa. Mereka memang menghasilkan listrik, namun tidak dapat dikendalikan dan cenderung memiliki daya hancur yang besar (kecuali yang berasal dari Yang Maha Kuasa). Jika memiliki daya hancur yang besar, tentunya kita akan kesulitan dalam memanfaatkannya untuk keperluan sehari-hari. Untuk itulah para ilmuwan dan engineer membuat berbagai percobaan untuk membuat alat yang dapat menghasilkan listrik untuk dimanfaatkan bagi kehidupan manusia. Mulai dari Mesin Wimshurts sampai Gasoline Generator yang ada sekarang ini adalah bentuk nyata usaha pengembangan pembangkit listrik yang disebut generator ini. So, apa sih generator itu?

Definisi dan Pengertian

Generator merupakan sebuah perangkat yang dapat mengkonversi kinetika (gerak fisik) menjadi listrik. Generator terdapat 2 jenis, yaitu generator DC (Direct Current / arus searah) dan generator AC (Alternate Current / arus bolak-balik). Dalam postingan ini, kita akan membahas generator DC saja.

Generator DC memiliki beberapa jenis, yaitu generator penguat terpisah, generator shunt, generator compound. Jenis-jenis generator DC ini dibedakan berdasarkan rangkaian belitan magnet yang terdapat pada masing-masing jenis generator.

Penampakan Generator DC

• Generator Penguat Terpisah

Generator jenis ini memiliki belitan eksitasi yang terpisah dari rotor. Generator ini dibedakan menjadi 2 , yaitu penguat elektromagnetik dan magnet permanen. Pada penguat elektromagnetik, energi listirk yang dihasilkan dapat diatur dengan mengunakan pengatur tegangan eksitasi. Pengaturan ini dapat dilakukan secara elektronik maupun magnetik. Sedangkan pada generator magnet permanen akan menghasilkan tegangan output generator yang cenderung konstan. Tegangan akan menurun sedikit saat arus beban dinaikan mendekati harga nominalnya.

• Generator Shunt

Generator ini memiliki penguat eksitasi yang terhubung secara paralel dengan rotor. Listrik dalam generator ini dihasilkan dari rotor yang berputar lemah dalam medan magnet. Hasil dari perputaran ini akan dimanfaatkan untuk memperkuat magnet stator. Adapun tegangan awal berasal dari magnet sisa yang terdapat pada stator. Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya. Jika generator ini tidak memiliki arus eksitasi maka tidak akan ada sisa magnetisasi. Jika rotor terhubung singkat, belitan eksitasi salah sambung atau arah putar terbalik, maka tidak akan ada energi listrik yang dihasilkan oleh generator.

• Generator Compound

Generator compound atau kompon, merupakan generator yang menerapkan 2 macam penguat eksitasi pada 1 kutub. Penguat eksitasi tersebut adalah penguat shunt dan penguat seri. Hasil output dari generator compound adalah tegangan yang konstan walaupun ditambahkan arus beban. Hal ini muncul karena kerjasam penguat shunt dan penguat seri, di mana penguat shunt cenderung menaikan tegangan saat arus beban bertambah, dan penguat seri yang cenderung menurunkan tegangan pada saat arus beban bertambah.

Konstruksi
 

Pada dasarnya, konstruksi generator DC terdiri dari 2 bagian, yaitu rotor dan stator.

Bagian Generator DC

•  Rotor

Merupakan bagian pada generator DC yang berputar. Rotor dapat dibagi menjadi beberapa komponen, yaitu komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

Bagian Rotor

•  Stator

Adapun stator adalah bagian pada generator DC yang diam. Bagian dari stator dapat dibagi menjadi komponen kecil, yaitu rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box.

Penampakan Stator

Bagian Stator

Selain 2 bagian besar tersebut, generator DC juga disusun dari beberapa komponen, antara lain:

• Piringan tutup
• Pul kumparan medan
• Kumparan medan
• Armatur
• Komutator
• Rumah dan arang sikat
• Kipas pendingin

Komponen pada Generator DC

Prinsip Kerja

Generator bekerja sesuai dengan Hukum Faraday, yaitu:

Sehingga, bila ada konduktor yang memotong garis fluks magnet yang berubah-ubah, maka GGL akan muncul dari konduktor itu. Jadi untuk memunculkan GGL, terdapat 3 syarat, yaitu ada flux magnet yang dihasilkan dari kutub magnet, ada kawat penghatar tempat terbantuknya EMF dan adanya perubahan fluks magnet yang melewati kawat penghantar.

Cara Kerja Generator DC

         Listrik mulai dihasilkan dari generator saat rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi vertikal. Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar sehingga emf yang dihasilkan adalah 0. Emf bertambah sesuai dengan pertambahan sudut rotor. Pada saat  posisi jangkar horizontal, akan dihasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor sehingga emf yang dihasilkan adalah maksumum.

         Hal ini sesuai dengan persamaan

Maka, arus yang dihasilkan adalah arus bolak-balik / AC. Disinilah komutator berfungsi. Dengan memberikan komutator, arus berubah menjadi arus DC. Hal ini terjadi karena komutator memaksa agar emf hanya bergerak ke 1 arah.

Penampakan Komutator

Aplikasi

         Di kehidupan sehari-hari, generator DC banyak digunakan, tentunya sebagai pembangkit listrik, tapi listrik yang ihasilkan tidak selalu digunakan untuk menyalakan perangkat listrik di rumah. Berikut aplikasi generator DC.

• Alternator Mobil

         Ketika mobil akan dihidupkan, mesin tentu masih dalam keadaan mati yang belum bergerak sama sekali, sehingga diperlukan sebuah gaya dari luar untuk memutarkan mesin mobil. Di situlah alternator mobil bekerja. Alternator dimanfaatkan untuk merubah tegangan AC menjadi DC dan dimasukkan ke dalam accu.

Cara Kerja ALternator Mobil

Bagian Alternator Mobil

• Dinamo Sepeda

         Dinamo sepeda merupakan sebuah pembangkit listrik kecil yang dimanfaatkan utnuk menyalakan lampu pada sepeda. Prinsip kerjanya sangat sederhana. Magnet pada dinamo sepeda akan dapat berputar pada saat sepeda dikayuh. Sedangkan kumparan akan diam di tempat dan bekerja sebagai stator. Akibat dari berbutaran magnet, maka terjadi perubahan fluks sehingga menghasilkan listrik yang langsung dialirkan ke lampur. Besar tegangan yang dihasilkan hanya sebesar 6-12 volt.

Cara Kerja Dinamo Sepeda

Bagian Dinamo Sepeda

• Las Listrik

         Alat las merupakan alat yang digunakan untuk menyatukan 2 macam logam secara permanen. Caranya dengan memanfaatkan panas yang dihasilkan oleh generator untuk melelehkan logam pengisi dan logam utama sehingga keduanya menjadi senyawa. Generator yang digunakan sebenarnya dapat berupa generator AC dan generator DC. Namun generator DC mempunyai kelebihan dari generator DC, yaitu:

1. Nyala busur lebih stabil
2. Dapat menggunakan segala jenis elektroda
3. Tidak terlalu bising
4. Mesin las dapat diubah ke arus bolak-balik sehingga menjadi lebih fleksibel

Penampakan Las Listrik

Efisiensi

Efisiensi pada generator listrik dinyatakan sebagai berikut:

 Efisiensi ini merupakan efisiensi komersial, atau biasa disebuat sebagai overall efficiency. Selain itu, terdapat pula efisiensi spesifik pada generator DC. Efisiensi itu antara lain:

• Efisiensi Mekanis

• Efisiensi Elektris

Referensi

• https://arifsh2009.wordpress.com/2014/11/02/generator-dan-motor-dc/
• https://id.wikipedia.org/wiki/Las_listrik
• http://denydestian.blogspot.co.id/2011/11/v-behaviorurldefaultvml-o.html
• http://catatansebelumwisuda.blogspot.co.id/2013/05/prinsip-kerja-generator-dc.html
• http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/08/prinsip-kerja-generator-DC.html
• http://trikueni-desain-sistem.blogspot.co.id/2014/08/jenis-karakteristik-generator-DC.html
• http://abdi94.blogspot.co.id/2014/11/generator-dc.html
• http://dunia-listrik.blogspot.co.id/2009/01/generator-dc.html