MAKALAH GENERATOR DC (Tugas Akhir Percobaan Generator DC)
OLEH
Nama
: Surya Andika
Npm
:1215031070
Kelompok
: 6 (enam)
LABORATORIUM KONVERSI ENERGI ELEKTRIK LABORATORIUM TERPADU TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS LAMPUNG 2013
BAB I PENDAHULUHAN
1.1 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).
1.2 Tujuan 1. Menjelaskan pengembangan generator arus searah (DC) 2. Menjelaskan pengertian kerja generator arus searah (DC) 3. Menjelaskan prinsip kerja generator arus searah (DC) 4. Menjelaskan aplikasi pada generator arus searah (DC)
1.3 Rumusan masalah 1. Bagaimana pengembangan generator arus searah (DC) ? 2. Apa pengertian dari generator arus searah (DC) ? 3. Bagaimana prinsip kerja dari generator arus searah (DC) ? 4. Apa saja aplikasi dari generator arus searah (DC) ?
BAB II PEMBAHASAN
2.1
Pengembangan generator listrik Sebelum hubungan antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan prinsip elektrostatik. Mesin Wimshurst menggunakan induksi elektrostatik atau "influence". Generator Van de Graaff menggunakan satu dari dua mekanisme yaitu penyaluran muatan dari elektrode voltase-tinggi dan muatan yang dibuat oleh efek triboelektrisitas menggunakan pemisahan dua insulator.
FARADAY
Cakram Faraday
Generator portabel (pandangan samping)
Generator portabel (pandangan sudut) Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini menggunakan cakram tembaga yang berputar antara kutub magnet tapal kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil. Desain alat yang dijuluki ‘cakram Faraday’ itu tidak efisien dikarenakan oleh aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan magnet. Arus yang diinduksi langsung di bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan cakram tembaga. Generator homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya tegangan listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetik.Dinamo
DINAMO
Dinamo adalah generator listrik pertama yang mampu mengantarkan tenaga untuk industri, dan masih merupakan generator terpenting yang digunakan pada abad ke-21. Dinamo menggunakan prinsip elektromagnetisme untuk mengubah putaran mekanik menjadi listrik arus bolak-balik.
Dinamo pertama berdasarkan prinsip Faraday dibuat pada 1832 oleh Hippolyte Pixii, seorang pembuat peralatan dari Perancis. Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah "crank". Magnet yang berputar diletakaan sedemikian rupa sehingga kutub utara dan selatannya melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat. Pixii menemukan bahwa magnet yang berputar memproduksi sebuah pulsa arus di kawat setiap kali sebuah kutub melewati kumparan. Lebih jauh lagi, kutub utara dan selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan. Dengan menambah sebuah komutator, Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
DINAMO GRAMME Namun, kedua desain di atas menderita masalah yang sama: mereka menginduksi "spike" arus diikuti tanpa arus sama sekali. Antonio Pacinotti, seorang ilmuwan Italia, memperbaikinya dengan mengganti kumparan berputar dengan yang "toroidal", yang dia ciptakan dengan mebungkus cincin besi. Ini berarti bahwa sebagian dari kumparan terus melewati magnet, membuat arus menjadi lancar. Zénobe Gramme menciptakan kembali desain ini beberapa tahun kemudian ketika mendesain pembangkit listrik komersial untuk pertama kalinya, di Paris pada 1870-an. Desainnya sekarang dikenal dengan nama dinamo Gramme. Beberapa versi dan peningkatan lain telah dibuat, tetapi konsep dasar dari memutar loop kawat yang tak pernah habis tetap berada di hati semua dinamo modern.
2.2
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 Induksi
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 bolakbalik. 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 sendiri
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
2.4.1
Apikasi generator arus searah (DC)
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 komponenkomponen 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.
2.4.2
DINAMO SEPEDA
Dinamo sepeda merupakan generator kecil yang dapat menghasilkan arus listrik yang kecil pula. pada Dinamo sepeda prinsip kerjanya yaitu energi gerak di ubah menjadi energi listrik .Dinamo sepeda ini hanya menyalakan lampu depan dan belakang terangnnya lampu di tentukan oleh cepatnya roda berputar yang mengakibatkan di namo juga cepat dan arus listrik juga akn besar pula . Dinamo sepeda intinya adalah sebuah magnet yang dapat berputar dan sebuah kumparan tetap.bila roda sepeda di putar dan pada dinamo akan memutar sehingga roda akan memutar magnet biasanya dinamo dapat menghasilakan tegangangan 6 sampai 12 Volt.jadi dengan adanya dinamo pada sepeda dapat memudahkan kita bila menggunakan sepeda bila malam hari. 2.4.3
Las listrik Las listrik juga merupakan aplikasi dari generator dc. Las listrik adalah teknik menyambung dua bagian logam memanfaatkan tenaga panas yang diperoleh dari sumber tenaga listrik AC maupun DC dengan tambahan logam pengisi. Sumber tenaga panas mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi. Sumber tenaga panas mencairkan sebagian logam induk dan logsm pengisi sehingga diperoleh
sambungan
permanen
yang
sulit
dipisahkan. Pekerjaan las listrik memiliki resiko bahaya kecelakaan cukup besar yang dapat diminimalkan dengan alat keselamatan kerja. Mesin yang wajib tersedia adalah mesin las untuk menyambung dua permukaan baja. Alat las harus tersedia karena fungsinya yang tidak bisa
digantikan oleh alat yang umum tersedia di perdesaan. Alat las sebaiknya dari jenis las busur listrik yang dapat menggunakan listrik dari PLTMH. Las karbit (oxyacetylene) tidak dianjurkan untuk desa terpencil karena akan mengalami kesulitan dalam transportasi tabung oksigen.
III PENUTUP Demikian penyusuan makalah tentang generator arus searah (DC). Semogadapat bermanfaat untuk kita semua.
Daftar pustaka
1.
http://id.wikipedia.org/wiki/Generator_listrik . (Diakses pada 26 Desember 2013 pukul 12.30 WIB).
2.
http://www.scribd.com/doc/62001748/Makalah-Generator-DC . (Diakses pada 26 Desember 2013 pukul 12.30 WIB)
3.
http://www.slideshare.net/septianraha/makalah-word . (Diakses pada 26 Desember 2013 pukul 12.30 WIB)
4.
http://denydestian.blogspot.com/2011/11/v-behaviorurldefaultvml.o.html. (Diakses pada 26 Desember 2013 pukul 12.30 WIB)
5.
http://arndaster.blogspot.com/. (Diakses pada 26 Desember 2013 pukul 12.30 WIB).
