4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro

Mikrohidro atau yang dimaksud dengan Pembangkit Listrik

Tenaga Mikrohidro (PLTMH), adalah suatu pembangkit listrik skala

kecil yang menggunakan tenaga air sebagai tenaga penggeraknya

seperti, saluran irigasi, sungai atau air terjun alam dengan cara memanfaatkan tinggi

terjunan (head) dan jumlah debit air. Mikrohidro merupakan sebuah istilah yang

terdiri dari kata mikro yang berarti kecil dan hidro yang berarti air. Secara teknis,

mikrohidro memiliki tiga komponen utama yaitu air (sebagai sumber energi), turbin

dan generator. Mikrohidro mendapatkan energi dari aliran air yang memiliki

perbedaan ketinggian tertentu. Pada dasarnya, mikrohidro memanfaatkan energi

potensial jatuhan air (head). Semakin tinggi jatuhan air maka semakin besar energi

potensial air yang dapat diubah menjadi energi listrik (Fajar Apriansyah,2016).

Pembangkit listrik mikrohidro dapat memanfaatkan ketinggian air yang

tidak terlalu besar, misal dengan memanfaatkan jatuhan air dengan ketinggian 2,5

meter dapat menghasilkan listrik 400 watt. Relatif kecilnya energi yang dihasilkan

pembangkit listrik mikrohidro dibandingkan pembangkit listrik tenaga air skala

besar, berimplikasi pada relatif sederhana dari segi peralatan serta luas tanah yang

diperlukan guna instalasi dan pengoperasian pembangkit listrik mikrohidro. Hal

tersebut merupakan salah satu keunggulan mikrohidro, sehingga tidak terlalu

menimbulkan kerusakan lingkungan.

5

Lingkup dari tenaga air harus sepenuhnya dimengerti jika kita ingin benar-

benar memanfaatkannya. Pembangkit listrik mikrohidro mempunyai beberapa

keuntungan yang tidak dapat dipisah-pisahkan yang membuatnya makin menarik,

seperti berikut ini:

1. Air merupakan suatu sumber energi yang tidak ada habisnya atau berubah

menjadi apapun. Sehingga bahan bakar untuk pembangkit listrik tenaga mikro

hidro tidak akan habis.

2. Biaya pengoperasian dan pemeliharaan pembangkit listrik mikrohidro sangat

rendah dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya.

3. Pembangkit listrik mikrohidro cukup sederhana untuk dimengerti dan cukup

mudah untuk dioperasikan.

4. Pengembangan pembangkit listrik mikrohidro dengan memanfaatkan arus

sungai dapat menimbulkan juga manfaat lain seperti misalnya pariwisata,

perikanan dan lain-lain.

Prinsip dasar kerja pembangkit listrik mikrohidro adalah memanfaatkan

energi potensial yang dimiliki oleh aliran air pada jarak ketinggian tertentu dari

tempat instalasi pembangkit listrik.Sebuah skema mikrohidro memerlukan dua hal

yaitu debit air dan ketinggian jatuh untuk menghasilkan tenaga yang dapat

dimanfaatkan. Hal ini adalah sebuah sistem konversi energi dari bentuk ketinggian

dan aliran air (energi potensial) kedalam bentuk energi mekanik kemudian diubah

menjadi energi listrik.

Berdasarkan prinsip kerja pembangkit listrik mikro hidro maka didapatkan

beberapa persamaan dasar yang dapat diterapkan dalam perancangan pembangkit

listrik mikro hidro. Total daya yang dihasilkan dari suatu turbin air merupakan hasil

6

reaksi antara ketinggian air (head) dan debit air seperti di tunjukan pada persamaan

berikut:

P=Q x g x h x ηturbin x ηgenerator

Dengan: P = Daya (watt)

Q = Debit Air (m3/s)

g = Gaya gravitasi

h = Tinggi jatuh efektif (m)

η= Effisiensi (%)

2.2 Kompononen Rancang Bangun PLTMH

Dalam rancang bangun pembuatan prototype pembangkit listrik tenaga

mikro hidro (PLTMH) memiliki banyak komponen penunjang agar prototype

dapat bekerja dengan efektif dan effisien menyesuaikan dengan keadaan bentang

alam yang ada(aliran air dan ketinggian air). Pembangkit Listrik Tenaga mikrohidro

termasuk dalam pembangkit listrik tenaga air yang konvensional, karena dalam

implementasinya pembangkit listrik ini menggunakan kekuatan air secara wajar

yang diperoleh dari pengaliran air dan sungai. Dengan demikian dapat juga disebut

sebagai pembangkit listrik tenaga air tradisional di India , dan semua proyek listrik

tenaga air, pembangkitnya mempunyai tipe ini (M.M. Dandekar, 1991).

Dalam sebuah sistem instalasi pembangkit listrik tenaga mikrohidro

memiliki komponen (bangunan) yang kompleks, meliputi :

1. Bendungan (Weir)

2. Saluran Pengambil (Intake)

3. Saluran Pengendap (Sedimen Trap)

4. Saluran Pembawa

7

5. Kolam Penenang (Forebay)

6. Pipa Pesat (Penstock)

2.2.1 Bendungan (Weir)

Bendungan (Weir) adalah Bendungan bangunan yang berada

melintang di sungai yang berfungsi untuk membelokan arah aliran air. Fungi dari

bendungan yaitu kolam penampung air yang mempunyai peran untuk

menyediakan air dan menaikkan ketinggian tekanan air yang merupakan potensi

dari air sungai. Pemilihan dari tempat unruk sebuah bendungan tergantung pada

fungsi dari bendungan itu. Pemilihan tempat untuk pembuatan bendungan

sejatinya lebih memperhatikan 2 faktor yaitu, ciri geologi tempat (sungai) dan

pendekatan secara ekonomi (biaya). Secara geologi pembangunan bendungan

yang sesuai ialah berada di leher sungai dan berada setelah pertemuan dua leher

sungai sehingga penyimpanan air akan lebih besar.

Gambar 2.1 Tata letak bendungan

Sumber : M.M. Dandekar, 1991.

8

2.2.2 Saluran Pengambil (Intake)

Saluran pengambil (Intake) adalah saluran yang berfungsi sebagai

pengambil sumber energi potensial utama (air) dari bendyngan menuju ke bak

penampungan dan pipa pesat. Permasalahan yang sering dihadapi oleh saluran

intake adalah debit air yang tidak stabil baik ketika debit air yang besar maupun

ketika debit air kecil adanya lumpur, pasir, dan kerikil seringkali mempengaruhi

unjuk kerja dari pembangkit listrik mikro hidro. Selain itu keadan alam disuatu

daerah juga mengakibatkan perubahan cepat pada debit air (aliran air) sehingga

sangat mempengaruhi operasional pembangkit listrik mikrohidro secara

signifikan.

Penentuan lokasi pembangunan saluran pengambil (Intake)

direncanaka dibangun disebelah kanan aliran sungai dan sejajar. Dalam

pembangunannya lokasi saluran pengambil (Intake) selalu pada posisi luar dari

lengkungan sungai sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.2 . Ini dilakukan

untuk memperkecil pengendapan sedimen (lumpur, pasir ,kerikil, dan lain-lain)

di saluran pembawa (Intake). Pada dasarnya pembangunan saluran pembawa

(Intake) dibuat pintu air supaya mempermudah proses pembilasan sedimen yang

ada (Pedoman Study Kelayakan Sipil Dirjen ESDM, 2009).

9

Gambar 2.2 Contoh free intake dengan bendungan sederhana.

Sumber : Dirjen ESDM 2009.

2.2.3 Saluran Pengendap (Sedimen Trap)

Saluran Pengendap (Sedimen trap) Merupakan komponen pada

pembankit listrik mikrohidro yang berfungsi sebagai pengendap dari sedimen-

sediman yang terbawa oleh aliran air dari saluran pembawa (Intake). Hal ini

merupakan salah satu cara untuk mencegah masuknya sedimen kedalam sistem

saluran pembangkit listrik tenaga mikro hidro. Supaya aliran air yang

mengandung sedikit sedimen dapat dihasilkan pada sistem aliran air dan

operasional pembangkit listrik tenaga mikro hidro dapat maksimal.

Ukuran sedimen minimum yang diendapkan pada bak sangat bervariasi

seperti, pasir, tanah, dan partikel – partikel lainya, untuk ukuran ukuran sedimen

yang di endapkan pastinya memiliki ukuran dan yang berbeda beda. Untuk

10

keperluan pembilasan maka debit air yang masuk ke bak harus ditambah 20%

agar kebutuhan air di turbin tetap terjaga . Bak penampung direncanakan

berdasarkan kecepatan pembilasan dalam hal ini kecepatan pembilasan di

rencanakan. Kecepatan pembilasan yang efektif ialah tidak terlalu deras agar

aliran air tidak terlalu cepat.

2.2.4 Saluran Pembawa

Saluran pembawa berfungsi mengalirkan air dari saluran pengendap

(Sedimen Trap) dan pembilas ke bak penenang (forebay). Dalam perencanaanya

saluran pembawa mengunakan saluran terbuka , untuk dimensi saluran pembawa

dan pembuang di tentukan dengan kondisi topografi (keadaan bentang alam).

Untuk panjang saluran pada saluran pembawa ini dapat di rencanakan sesuai

dengan perencanaan dan kondisi tropografi. Penampang saluran pada saluran

pembawa direncanakan berupa saluran terbuka berbentuk trapesium.

Untuk menghindari tumbuhnya vegetasi dan derasnya aliran air

disekitar saluran pembawa dapat direncanakan pada saat di bak penenang

(forebay) aliran air dikondisikan pada kecepatan 0,3-2.0 m/s.

2.2.5 Kolam Penenang (Forebay)

Bak Penenang (forebay) memiliki fungsi untuk mengurangi arus

turbin sebelum aliran masuk kedalam pipa pesat (penstock). Kolam penenang

(forebay) juga berfungsi sebagai saringan akhir sebelum air masuk kedalam

penstock dan akhirnya masuk turbin. Kolam Penenang (forebay) juga

difungsikan sebagai pengatur ketersediaan air.

11

Bak penenang (forebay) dibuat pada bagian akhir saluran tenaga

dengan cara memperluas menjadi bentuk seperti sebuah cekungan kecil, yang

dapat menyimpan sejumlah air untuk kebutuhan yang tidak diduga dari turbin.

Bak penenang (forebay) dapat dibuat dengan membangun sebuah bendungan

kecil memotong saluran alami. Dengan membangun sebuah bendungan kecil,

kapasitas bak penenang (forebay) menjadi sangat besar. Apabila terjadi

pengumpulan air yang berlebihan, air tersebut dapat dialirkan secara aman

melalui sejumlah saluran keluaran atau pelimpah (M.M Dandekar, 1991).

2.2.6 Pipa Pesat (Penstock)

Pipa pesat (Penstock) adalah pipa yang berfungsi untuk mengalirkan

air dari kolam penenang (forebay) menuju turbin dengan memanfaatkan

ketinngian (head). Perencanaan pipa pesat mencakup pemilihan material,

diameter pipa, dan tebal pipa. Pemilihan material didasarkan pada pertimbangan

operasional, akses, berat, dan biaya.

Diameter pipa pesat (Penstock) dipilih dengan pertimbangan

keamanan, kemudahan proses pembuatan, ketersediaan material dipasaran dan

friction losses (kerugian gesekan) sekecil mungkin. Ketebalan pipa dipilih untuk

menahan tekanan hidrolik dan surge pressure yang terjadi dalam pipa.

a. Diameter Pipa Pesat

Diameter pipa pesat (Penstock) sangat berpengaruh dalam perencanaan

pipa pesat dikarenakan jumlah (kapasitas) aliran air yang masuk akan

berpengaruh terhadap unjuk kerja turbin sehingga harus di tetapkan berapa

kapasitas dan aliran air yang sesuai dengan kebutuhan untuk operasional

12

turbin. Diameter pipa pesat ditentukan menurut sudut rata-rata pipa pesat dan

debit yang telah direncanakan dengan menggunakan persamaan ;

D = (1273 .𝑄

𝑉𝑜𝑝𝑡)0,5

Dimana : D = Diameter penstock (m)

Q = Debit rencana (m3/s)

Vopt = Kecepatan optimum air (m/s)

Sudut rata-rata penstock diperoleh dengan membagi beda tinggi antara

forebay dengan rumah turbin dengan panjang penstock, persamaannya :

Ap = 𝐻𝑝

𝐿𝑝

Dimana : Ap = Sudut rata-rata penstock

Hp = Beda ketinggian antara forebay dengan

powerhouse

Lp = Panjang pipa penstock

b. Tebal Pipa Pesat (Penstock)

Ketebalan pipa perlu ditambah dengan faktor korosi (fk). Ketebalan

korosi yang diizinkan untuk pipa pesat 1-3 mm, sehingga tebal pipa adalah ;

tmin= t + fk

Standar Tebal minimum pipa pesat adalah

Sampai dengan diameter 0.8 m, tebal minimum adalah 5 mm

Sampai dengan diameter 1.5 m, tebal minimum adalah 6 mm

Sampai dengan diameter 2.1 m, tebal minimum adalah 12 mm

Menurut standar ASME ketebalan minimum pipa dapat dihitung dengan

13

mengunakan hubungan 2.5 kali diameter pipa ditambah 1.2 mm dengan

persamaan :

tmin = 2,5 D + 1,2 mm

c. Rugi Aliran Pipa Pesat (Penstock Pipe Losses)

Kerugian energi (head losses) yang terjadi di dalam pipa dapat di

kelompokkan atas dua bagian :

1. Kerugian terjadi sebagai akibat dari gesekan air disepanjang pipa (Head

losses mayor), menurut Tabel Strickler kerugian ini dapat dihitung dengan

persamaan .

Hlf = 10,249 𝑄2

𝑘2 𝐿

𝐷5,33 (Suryono, 1991)

Dimana : Hlf = Head losses mayor (m)

Q = Debit air (m3/s)

k = Angka gesek Strickler

D = Diameter dalam pipa (m)

Tabel 2.1 Angka gesek Stricker

Macam bahan Angka Gesek, k

Pipa Pesat 70 80 90 100 110 120 130 140

Beton

Baja bersambungan keling

Besi tuang dilapisi tir

Baja bersambungan las

Asbes semen

Plastik

Sumber : Suryono, 1991

14

Secara empiris head losses mayor ini dapat dicari dengan persamaan nilai

koefisien kekasaran pipa Hazen – Williams :

Hlf = 10,666 . 𝑄1,85

𝐶1,85 . 𝑃4,85 L (Sularso, 1987)

Dimana : Q = Debit air (m3/s)

D = Diameter dalam pipa (m)

L = Panjang pipa (m)

C = Koefisien kekasaran

Tabel 2.2 Angka koefisien (C) Hazen – Williams

No Bahan Pipa C

1 Beton (tidak terpengaruh oleh umur) 130 2 Besi Tuang

Baru 130

Umur 5 Tahun 120

Umur 20 Tahun 100

3 Baja Las, Baru, Papan Kayu (tidak terpengaruh oleh 120

4 umur) 110

5 Lempung, Baja Keling, baru 100

6 Gorong – gorong Beton 140

Semen asbes Sumber : Ray K. Linsley, 1985

2. Kerugian yang terjadi di pipa, belokan pipa, perubahan penampang, dan

lain – lain (Head losses minor). Kerugian ini dapat dinyatakan dengan

persamaan :

Hlm = ∑ 𝑓 𝑉2

2𝑔 (Suryono, 1991)

Dimana : Hlm = Head losses minor (m)

V = Kecepatan air dalam pipa (m/s)

∑ 𝑓 = Total koefisien kerugian

15

Gambar 2.3 Koefisien kerugian di ujung masuk pipa

Sumber : Sularso, 1987

(i) f = 0.5

(ii) f = 0.25

(iii) f = 0.06 (untuk r kecil) sampai 0.005 (untuk r besar)

(iv) f = 0.56

(v) f = 3.0 (untuk sudut tajam) sampai 1.3 (untuk sudut 450)

(vi) f = f1 + 0.3 cos θ+ 0.2 cos2 θ

2.3 Turbin Air

Turbin air adalah mesin konversi energi yang mengubah energi potensial

(air) menjadi energi mekanik. Kemudian dari energi mekanik yang dihasilkan akan

dimanfaatkan menjadi energi listrik oleh bantuan generator. Turbin air dalam sistem

operasional pembangkit listrik tenaga air merupakan peralatan utama, sama halnya

dengan generator. Fungsi utama dari turbin adalah mengubah energi potensial

menjadi energi mekanik. Gaya jatuh air (Head) mendorong untuk berputarnya

baling-baling (blade) pada turbin. Perputaran turbin kemudian dihubungkan

menuju generator.

16

Menurut sejarah, Turbin air yang sekarang berkembang berasal dari kincir

air pada zaman abad pertengahan yang dipakai untuk memecah batubara dan pabrik

gandum. Salah satu kincir air tersebut dapat dilihat di Aungrabad, India yang telah

berumur 400-an tahun. Tetapi disamping pemikiran dasar, ada perbedaan kecil

antara turbin-turbin saat ini dengan turbin-turbin di zaman dahulu. Turbin-turbin

modern merupakan perkembangan dari kemajuan teknologi dari cabang-cabang

bidang teknik seperti mekanika zat cair, ilmu logam, dan mekanika teknik (M.M.

Dandekar, 1991).

Turbin air kemudian dikembangkan pada abad ke-19 dan digunakan

secara luas untuk pembangkit listrik. Turbin air dapat dibedakan menjadi 2 (dua)

menurut cara kerjanya, yaitu :

a. Turbin aksi (Impuls)

b. Turbin reaksi

2.3.1 Turbin Aksi (Impuls)

Turbin Aksi (impuls) adalah turbin air yang cara kerjanya dengan

merubah seluruh energi air (yang terdiri dari energi potensial-tekanan-kecepatan)

yang tersedia menjadi energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga

menghasilkan energi mekanik dalam bentuk putaran pada turbin. Dengan kata

lain, energi potensial air (head dan aliran air) diubah menjadi energi kinetik.

Contoh turbin aksi (impuls) adalah turbin Cross Flow dan turbin Pelton (Frans

Ade Putra Tampubolon, 2014).

Cara kerja turbin aksi (impuls) dengan mengubah dari fluida dengan

kecepatan tinggi. Impuls total akan memutar turbin. Turbin impuls merubah

aliran semburan air. Semburan turbinmembentuk sudut yang membuat aliran

17

turbin. Hasil perubahan momentum (impuls) disebabkan tekanan pada sudu

turbin. Sejak turbin berputar, gaya berputar melalui kerjadan mengalihkan aliran

air dengan mengurangi energi.

a. Turbin Cross Flow

Turbin cross flow digunakan pada aliran air dengan head

menengah. Secara umum, turbin jenis crosflow terdiri dari pengarah

aliran, shaft, dan sudu. Aliran air yang masuk pada turbin diatur

untuk mendapatkan debit air tertentu dan sudut serang. Kelebihan

turbin tipe ini adalah efisiensinya yang tinggi karena dalam proses

penyerapan energi air dilakukan dua kali. Air yang pertama kali

masik turbin akan diserap tenaganya oleh sudu bagian atas kemudian

melalui rongga dalam turbin. Pada saluran keluar, air sekali lagi

melewati sudu sehingga energi yang masih terkandung dalam air

diserap untuk kedua kalinya (Edy Suryono, 2017).

Penggunaan turbin cross flow sangat menghemat biaya karena

dalam pembuatannya tidak memerlukan biaya produksi yang besar

dibandingkan dengan jenis turbin air yang lain. Biaya produksi

turbin cross flow yang kecil dikarenakan ukuran turbin yang kecil

atau biasa disebut dengan kincir air. Dari segi daya yang dihasilkan

oleh turbin cross flow terbilang yang paling effisien. Hasil pengujian

laboratorium yang dilakukan oleh pabrik turbin Ossberger Jerman

Barat yang menyimpulkan bahwa daya guna kincir air dari jenis

yang paling unggul sekalipun hanya mencapai 70% sedang effisiensi

turbin Cross-Flow mencapai 82% ( Haimerl, L.A., 1960 ).

18

b. Turbin Pelton

Turbin Pelton disebut juga turbin impuls atau turbin tekanan rata

atau turbin pancaran bebas karena tekanan air keluar nosel sama

dengan tekanan atmosfer. Dalam instalasi turbin ini semua energi

( geodetik dan tekanan) diubah menjadi kecepatan keluar nosel.

Turbin pelton dipakai untuk tinggi air (head) yang besar (Astu

Pudjanarsa, 2006).

Turbin pelton terdiri dari satu set sudu jalan yang diputar oleh

pancaran air yang disemprotkan oleh nozzle. Turbin pelton adalah

salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien. Turbin pelton

adalah turbin yang cocok digunakan untuk head tinggi. Bentuk sudu

turbin terdiri dari 2 bagian yang simetris. Sudu dibentuk sedemikian

sehingga pancaran air akan mengenai tengah sudu dan pancaran air

tersebut akan berbelok ke kedua arah sehingga bisa membalikkan

pancaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya-gaya

samping. Keuntungan turbin pelton :

1. Daya yang dihasilkan besar.

2. Konstruksi yang sederhana.

3. Mudah dalam perawatan.

4. Teknologi yang sederhana mudah diterapkan di daerah yang

terisolir.

19

Gambar 2.4 Turbin Pelton

Sumber : M. Edy Sunarto, 1994.

Daya Turbin

Daya turbin air ditentukan oleh besarnya debit air dan tinggi

jatuh air (head) serta efisiensi dari turbin air tersebut. Daya turbin air

ditentukan menurut persamaan sebagai berikut :

𝑃 = 𝜌 × 𝑔 × 𝐻 × 𝑄 × 𝜂

1000

Di mana : P : daya turbin (watt)

ρ : massa jenis air (1000 kg/m³)

g : gravitasi (m/s²)

H : head (tinggi jatuh air) (m)

Q : debit (m³/s)

η : efisiensi turbin (%)

20

Efisiensi Turbin

Efisiensi turbin ditentukan oleh perbandingan daya hidraulik

dengan daya poros turbin. Dalam bentuk persamaan adalah sebagai

berikut : 𝜂 = 𝑃𝐻

𝑃𝑇× 100% atau 𝜂 =

𝑇 × 𝜔

𝜌×𝑔×𝐻×𝑄× 100%

Di mana : PT : daya poros (watt)

PH : daya hidraulik (watt)

T : torsi (Nm)

ω : kecepatan sudut (rad/s)

2.4 Generator Arus Searah

Motor dc atau yang bias disebut generator arus searah merupakan sebuah

perangkat mesin dinamis yang mengubahenergi mekanis menjadi energi listrik.

Generator DC menghasilkan arus searah (Direct Current). Generator DC dibuat

dengan menggunakan magnet permanent atau non permanent berupa gulungan

sebagai stator, regulator, tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter

eksitasi, penyearah, bearing, dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor.

Generator DC terdiri dari dua bagian , yaitu stator (bagian mesin DC yang diam)

dan rotor (bagian mesin DC yang berputar.

Dalam membahas penerapan mesin dc tidak lepas dari peninjauan pada

sifat-sifat yang penting dari mesin tersebut, bersama-sama dengan penilaian dari

segi ekonomi dan teknik terhadap mesin jika dibandingkan dengan piranti

pengubah energi lainnya. Untuk mesin dc pada umumnya, keuntungan yang

menonjol terletak pada keluwesannya dan mudah pemakaiannya. Kerugiannya

yang utama adalah pada investasi awal yang perlu dipertimbangkan. Meskipun

21

demikian keuntungan dari motor dc masih menempati kedudukan yang kuat dalam

persaingan pemakaiannya dalam industri (A.E. Fitzgerald, 1990).

a. Konstruksi Generator

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.

Stator mempunyai kutub tonjol dan diteral oleh satu atau lebih

kumparan medan. Pembagian fluks celah-udara yang dihasilkan oleh lilitan

medan secara simetris berada di sekitar garis tengah kutub medan. Sumbu ini

dinamakan sumbu medan atau sumbu langsung. Sikat-sikat ditempatkan

sedemikian sehingga komutasi terjadi pada saat sisi kumparan berada

didaerah netral, yaitu di tengah-tengah antara kutub-kutub medan magnet.

Dengan demikian sumbu dari gelombang agm-armatur terletak 90 derajat

listrik dari sumbu kutub medan, yaitu pada sumbu kuadratur. Sikat tampak

pada sumbu kuadratur karena di situlah kedudukan dari kumparan yang

dihubungkannya. Sehingga gelombang agm-armatur terletak sepanjang

sumbu sikat (A.E. Fitzgerald, 1990).

22

Gambar 2.5 Skema suatu mesin dc

Sumber : A.E. Fitzgerald, 1990. Mesin-Mesin Listrik edisi keempat

Komutator berfungsi sebagai penyearah mekanik,yaitu untuk

mengumpulkan arus listrik induksi dari konduktor jangkar dan

mengkonversikannya menjadi arus searah melalui sikat yang disebut

komutasi. Agarmenghasilkan 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.

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

23

konduktivitas yang tinggi untuk mengurangi kerugian listrik, dan koefisien

gesekan yang rendah untuk mengurangi keausan.

Gambar 2.6 Generator dibongkar menunjukkan berbagai bagiannya.

(Robbins & Mayers,Inc).

Sumber : McGraw-Hill, Inc 1984. Mesin dan Rangkaian Listrik Edisi Keenam.