BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Listrik yaitu sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Listrik memiliki 2 jenis muatan yaitu positif dan negative. Dua jenis muatan inilah yang akan bergerak dan mmenimbulkan arus listrik.Muatan dengan jenis yang sama akan saling menolak atau menjauh jika disatukan, misalnya muatan positif dengan positif atau muatan negatif dengan negatif. Sebaliknya dua jenis muatan yang berbeda akan saling menarik satu sama lain yaitu positif dengan negatif. ne gatif. Gaya tarik menarik dan tolak menolak antara jenis muatan listrik akan menghasilkan arus listrik yang n antinya bias dimanfaatkan untuk bernagai hal. Listrik akan mengalir melalui bahan atau benda yang memiliki sifat sebagai penghantar listrik. Bahan tersebut misalnya seperti besi, seng, tembaga, kuningan dan lain-lain. Sebaliknya listrik tidak akan mampu merambat melalui benda atau bahan yang memiliki sifat sebagai penghambat listrik. Bahan penghambat tersebut diantaranya plastik, karet, dan lain sebagainya. Listrik sudah menjadi bagian yang penting ba gi kehidupan manusia saat ini. Arus listrik dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk menghidupkan b erbagai macam alat-alat lisrik. Arus listrik didapatkan dari proses konversi sumber energi lainnya (energi panas, energi gerak, dll) menjadi energi listrik.
1.2
Rumusan Masalah Adapun rumusan permasalahan yang didapat dari latar belakang permasalahan di atas yaitu: 1. Bagaimana prinsip kerja dari generator arus searah dan bolak balik ? 2. Apa saja bagian-bagian konstruksi dari generator? 3. Bagaimana reaksi jangkar dapat berfungsi dalam generator?
1
1.3
Tujuan Tujuan penulisan dari makalah ini yaitu : 1. Mengetahui prinsip kerja dari generator arus searah dan bolak balik? 2. Mengetahui bagian-bagian konstruksi yang terdapat pada generator? 3. Mengetahui fungsi dari reaksi jangkar dari generator?
2
BAB II PEMBAHASAN
2.1
Generator Generator adalah suatu alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi energi listrik. Tenaga mekanik bisa berasal dari panas, air, u ap, dll. Tenaga mekanis disini digunakan untuk memutar kumparan kawat penghantar dalam medan magnet ataupun sebaliknya memutar magnet diantara kumparan kawat penghantar. Penggerak mekanis pada generator biasanya dilakukan oleh turbin melalui uap ( tekanan ), air, atau angin. Bahan bakar untuk generator juga bermacam – macam, yaitu panas bumi, batubara, minyak, gas, air, dan nuklir. generator sangat pe nting untuk saat ini karena dapat menciptakan tenaga listrik yang kita butuhkan u ntuk keperluan sehari-hari. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator bisa berupa Listrik AC (listrik bolak-balik) maupun DC (listrik searah). Hal tersebut tegantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh pembangkit tenaga listrik. Generator listrik pertama kali ditemukan oleh Faraday pada tahun 1831. Pada saat itu, generator listrik dibuat dalam bentuk gulungan kawat pada besi yang berbentuk U. Generator listrik tersebut terkenal den gan nama Generator cakram faraday. Cara kerja generator listrik adalah menggunakan induksi elektromagnet, yaitu dengan memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul energi induksi, seperti yang ditunjukan pada gambar dibawah ini :
H ukum F araday 3
Dari gambar di atas, bila konduktor digerakkan maju mundur antara kutub utara dan kutub selatan maka jarum galvanometer akan bergerak. Gerakan tersebut menunjukkan adanya gaya listrik yang dihasilkan.
2.2
Macam - Macam Generator 2.2.1 Generator DC ( Arus Searah ) Generator arus searah yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan out put) berupa tegangan searah, karena didalamnya terdapat sistem penyearahan yang dilakukan bisa berupa oleh komutator atau menggunakan dioda. Generator DC menghasilkan arus searah (DC) dan hanya mempunyai 1 cincin yang terbelah ditengahnya sehingga dinamakan komutator. Generator tipe ini merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik yang biasanya menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pemban gkit listrik. Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator , yaitu bagian mesin DC yang diam/tidak bergerak, 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. Prinsip kerja generator ini adalah induksi elektro magnetik (perubahan medan magnet yang terjadi pada kumparan kawat sehingga terjadi arus listrik). Prinsip kerja generator DC sama dengan generator AC. Namun, pada generator DC arah arus induksinya tidak berubah. Hal ini disebabkan cincin yang digunakan pada generator DC berupa cincin belah (komutator). Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arangyang akan memendek dan harus diganti secara periodik/berkala. Komutator harus dibersihkan d ari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celahcelah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.
4
Generator arus searah memiliki konstruksi yang terdiri atas dua bagian yaitu bagian yang berputar ( rotor ) dan bagian yang diam ( stator ). Yang termasuk stator adalah rangka, komponen magnet dan komponen sikat. Sedangkan yang termasuk rotor adalah jangkar, kumparan jangkar dan komutator. Secara umum konstruksi generator arus searah adalah seperti gambar berikut :
Konstruksi generator Arus Searah
1.
Badan generator ( Rangka ) Fungsi utama dari badan generator adalah sebagai bagian dari tempat mengalirnya fluks magnit yang di hasilkan kutub-kutub magnit, karena itu badan generator dibuat dari bahan ferromagnetik. Disamping itu badan generator ini berfungsi untuk meletakkan alat-alat tertentu dan melindungi bagian-bagian mesin lainnya. Oleh karena itu badan generator harus dibuat dari bahan yang kuat. Untuk memenuhi kedua persyaratan pokok di atas, maka umumnya badan generator untuk mesin-mesin kecil dibuat dari besi tuang. Sedangkan generator yang besar umumnya dibuat dari plat-plat campuran baja. Biasanya pada generator terdapat name palate yang bertuliskan spesifikasi umum atau data-data teknik dari generator. Selain name plate badan generator juga terdapat terminal box yang merupakan tempat-tempat ujung-ujung lilitan penguat magnit dan lilitan jangkar. Gambar dari rangka generator arus searah dapat dlihat di bawah ini : 5
Rangka generator Arus Searah
2.
Magnet penguat dan kumparan penguat medan Sebagaimana diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pada generator arus searah dihasilkan oleh kutub magnet buatan yang dihasilkan dengan prinsip elektromagnetik. Magnet penguat terdiri dari inti kutub d an sepatu kutub. Inti kutub terbuat dari lembaran-lembaran besi tuang atau baja tuang. Sepatu kutub dilaminasi dan di baut ke inti kutub. Sedangkan kutub (inti kutub dan sepatu kutub) dibaut atau dikeling ke rangka mesin. Kumparan penguat atau kumparan kutub terbuat dari kawat tembaga (berbentuk bulat atau strip / persegi) yang dililitkan sedemikian rupa dengan ukuran tertentu.
Konstruksi kutub dan penempatannya
6
3.
Sikat Fungsi dari sikat adalah untuk jembatan bagi aliran arus dari lilitan jangkar dengan beban. Disamping itu sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Agar gesekan antara komutator-komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator, maka sikat lebih lunak daripada komutator. Sikat terbuat dari karbon, grafit , logam grafit, atau campuran karbon-grafit, yang dilengkapi dengan pegas penekan dan kotak sikat. Besarnya tekanan pegas dapat diatur sesuai dengan keinginan. Permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Karbon yang ada diusahakan memiliki konduktivitas yang tinggi untuk mengurangi rugirugi listrik, dan koefisien gesekan yang rendah untuk mengurangi keausan. Adapun bagian-bagian dari sikat ini dapat dilihat pada gambar :
Konstruksi Sikat 4.
Komutator Sebagaimana diketahui komutator berfungsi sebagai penyearah mekanik, yaitu untuk mengumpulkan arus listrik induksi dari konduktor jangkar dan mengkonversikannya menjadi arus searah melalui sikat yang disebut komutasi. Agar menghasilkan penyearahan yang lebih baik maka komutator yang digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar. Komutator terbuat dari batangan tembaga yang dikeraskan, yang diisolasi dengan bahan sejenis mika
7
Konstruksi Komutator
5.
Jangkar Jangkar yang umum digunakan dalam generator arus searah adalah yang berbentuk silinder yang di beri alur-alur pada permukaannya untuk tempat melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya ggl induksi. Jangkar di buat dari bahan ferromagnetik, dengan maksud agar lilitan jangkar terletak dalam daerah yang induksi magnitnya besar, supaya ggl induksi yang terbentuk dapat bertambah besar. Konstruksi dari jangkar generator arus searah dapat di lihat seperti pada gambar :
Konstruksi Jangkar Generator Arus Searah
8
2.2.2 Generator AC ( Arus Bolak-Balik ) Generator arus bolak-balik yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan out put ) berupa tegangan bolak-balik. Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator atau generator AC (alternating current) atau juga generator singkron. Alat ini sering dimanfaatkan di industri untuk mengerakkan beberapa mesin yang menggunakan arus listrik sebagai sumber penggerak. Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian u tama, yaitu : 1. Stator, merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolakbalik 2. Rotor, merupakan bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit 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). Konstruksi dari generator sinkron dapat dilihat pada gambar berikut ini :
9
Pada generator. perubahan garis gaya magnet diperoleh dengan cara memutar kumparan di dalam medan magnet permanen. Karena dihubungkan dengan cincin geser, perputaran kumparan menimbulkan GGL induksi AC. OIeh karena itu, arus induksi yang ditimbulkan berupa arus AC. Adanya arus AC ini ditunjukkan oleh menyalanya lampu pijar yang disusun seri dengan kedua sikat. Contoh generator AC yang akan sering kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari adalah dinamo sepeda. Bagian utama dinamo sepeda adalah sebuah magnet tetap dan kumparan yang disisipi besi lunak. Jika magnet tetap diputar, perputaran tersebut menimbulkan GGL induksi pada kumparan. Jika sebuah lampu pijar (lampu sepeda) dipasang pada kabel yang menghubungkan kedua ujung kumparan. lampu tersebut akan dilalui arus induksi AC. Akibatnya, lampu tersebut menyala. Nyala lampu akan makin terang jika perputaran magnet tetap makin cepat (laju sepeda makin kencang).
Generator AC 10
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan Listrik yaitu sumber energi yang disalurkan melalui kabel. Arus listrik timbul karena muatan listrik mengalir dari saluran positif ke saluran negatif. Generator adalah suatu alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi energi listrik. Tenaga mekanik bisa berasal dari panas, air, uap, dll. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator bisa berupa Listrik AC (listrik bolak-balik) maupun DC (listrik searah).
3.2 Saran Saran yang ingin disampaikan yaitu semoga makalah ini dapat dimanfaatkan oleh masyarakat banyak. Dan dengan kemajuan IPTEK ini diharapkan dapat menemukan jenis-jenis maupun manfaat yang lain dari generator, sehingga pemanfaatan dari generator tidak berhenti di sini saja.
11
DAFTAR PUSTAKA
http://qtussama.wordpress.com/materi-ajar-x-tkr/generator-listrik/ http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/17490/3/Chapter%20II.pdf
http://wahabxxxxx.files.wordpress.com/2011/04/generator-ac.pdf http://www.scribd.com/doc/46409085/generator-AC-DC
12
