Rangkuman Motor dan Generator DC

1.      Latar belakang

Dalam dunia kelistrikan, kita mengenal suatu alat yang di sebut motor listrik dan generator listrik. Secara sederhana, generator listrik berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik sedangkan motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Dari kedua fungsi dari masing-masing alat tersebut terdapat hubungan. Sebuah generator akan bekerja dengan di bantu motor listrik untuk menggerakkan generator tersebut. Namun pada skala besar, seperti di PLTA generator akan dibantu turbin untuk menggerakkan generator tersebut. Dari fungsi generator tersebut menjadikan alat ini sangat diperlukan dalam kehidupan sehari-hari. Generator sendiri ada dua macam yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Perbedaan mendasar dari kedua generator ini adalah pada sumber tegangan yang dihasilkan.

Dalam kehidupan sehari-hari, semakin banyak peralatan elektronika yang menggunakan listrik sebagai sumber utama. Apabila terjadi listrik padam dalam sehari saja,maka sebagian aktivitas manusia akan terhambat. Oleh karena itu, dalam makalah ini saya mencoba untuk menjelaskan seputar generator listrik yaitu generator arus searah (DC).

2.       Pengertian generator arus searah (DC)

Generator DC adalah Sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC hanya memiliki satu cincin yang terbelah ditengahnya sehingga di namakan komutator. Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

1. ROTOR : bagian Generator DC yang berputar

◦ Poros

◦ Inti

◦ Komutator

◦ Kumparan/Lilitan

2. STATOR : bagian Generator DC yang diam

◦ Kerangka

◦ Kutub Utama dan Belitan

◦ Kutub Bantu dan Belitan

◦ Bantalan dan Sikat

3. celah udara : ruangan antara Stator dan Rotor

Gambar 1.1 Generator Sederhana Dc

2.3 Prinsip kerja Generator DC

Gambar 1.2 Prinsip kerja Generator DC

Keterangan gambar :

• Pada gambar Generator DC Sederhana dengan sebuah penghantar kutub tersebut,dengan memutar rotor ( penghantar ) maka pada penghantar akan timbul EMF.

• Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet sedemikian rupa sehingga sisi AB dan C-D terletak tegak lurus pada arah fluks magnet.

• Kumparan ABCD diputar dengan kecepatan sudut yang tetap terhadap sumbu putarnya yang sejajar dengan sisi A-B dan C-D.

• GGL induksi yang terbentuk pada sisi A-B dan sisi C-D besarnya sesuai dengan perubahan fluks magnet yang dipotong kumparan ABCD tiap detik

Gambar 1.3 Pembangkit Tegangan Indusksi

Jika 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 seperti Gambar 1.3 (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 1.3 (b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar 1.4.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif. Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.

           Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan)

 

Gambar 1.4 Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin seret & komutator

Jenis-jenis Generator DC

A. Generator DC dengan penguat terpisah

Generator DC dengan penguat terpisah yaitu bila arus kemagnetan diperoleh dari sumber tenaga listrik arus searah di luar generator. Generator DC dengan penguat terpisah hanya dipakai dalam keadaan tertentu. Dengan terpisahnya sumber arus kemagnetan dari generator, berarti besar kecilnya arus kemagnetan tidak terpengaruh oleh nilai-nilai arus ataupun tegangan generator.

B. Generator DC dengan penguat sendir

Disebut sebagai Generator DC dengan penguat sendiri, bila arus kemagnetan bagi kutub-kutub magnet berasal dari generator DC itu sendiri. Pengaruh nilai-nilai tegangan dan arus generator terhadap arus penguat tergantung cara bagaimana hubungan lilitan penguat magnet dengan lilitan jangkar.

2.4 Apikasi generator arus searah (DC)

2.4.1 Alternator Mobil

Alternator mobil merupakan salah satu aplikasi dari generator dc. Sistem pengisian pada kendaraan mempunyai 3 rangkaian komponen penting yaitu Aki, Alternator dan Regulator. Alternator sendiri terdiri dari komponen-komponen seperti gabungan kutub magnet yang dinamakan rotor, yang didalamnya terdapat kumparan kawat magnet yang dinamakan stator.

 

Alternator mulai berfungsi untuk menghasilkan listrik/pembangkit listrik ketika mesin dihidupkan untuk disalurkan ke aki dengan mengkonversi / mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Sedangkan regulator punya fungsi sebagai alat pengatur dan pembatas voltase yang terdiri dari sebuah rangkaian dioda yang dinamakan rectifier serta dua kipas dalam (internal Fan) untuk menghasilkan sirkulasi udara.

Model alternator untuk setiap jenis mobil itu berbeda-beda, tapi kebanyakan alternator mempunyai regulator yang berada didalamnya ( IC built In), namun untuk tipe yang lama mempunyai regulator diluar. Tidak seperti model yang lama, tipe yang punya IC bulit in ini dapat dengan mudah diperbaiki dengan membuka tutup bagian atasnya.

Tipe lainnya adalah model pulley alternator yang diikat/dikencangkan ke bagian sumbu rotor. Alternator dengan tipe ini tidak mempunyai kipas luar yang menjadi bagian dari pulley-nya namun sudah mempunyai 2 kipas dalam untuk sirkulasi udara pendingin, tidak seperti jenis alternator lama yang menggunakan kipas luar untuk pendinginan.

 

           Antara Aki dengan Alternator Besaran daya yang terdapat alternator beragam, mulai dari yang paling kecil yang mempunyai daya 35 A hingga yang terbesar yang beredar dipasaran yaitu 220A.

Karena berfungsi sebagai pembangkit daya listrik ke aki, apabila ada penambahan perangkat atau aksesoris mobil yang membutuhkan beban listrik yang besar / banyak, cukup dengan mengganti alternatornya bukan aki.

Karena bila memperbesar daya listrik di aki tapi penyaluran tenaganya lebih kecil, maka aki akan tetap tekor. Jadi makin besar beban listrik yang dipakai, makin besar juga daya dari alternator yang harus dipergunakan.