GENERATOR ARUS BOLAK BALIK SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INDUSTRITEKNOLOGI KIMIA INDUSTRI

Generator arus bolak-balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik. Generator arus bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator, generator AC (alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Mesin ini tidak dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti kecepatan medan putar pada waktur sakelar terhubung dengan jala-jala.Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu:a. Generator arus bolak-balik 1 fasab. Generator arus bolak-balik 3 fasa

Tidak seperti sumber listrik arus searah, pada listrik arus bolak-balik sebagian besar listrik yang dihasilkan oleh pembangkit listrik PLN. Hal ini disebabkan arus bolak balik dapat dibangkitkan dalam jumlah yang sangat besar serta pengoperasiannya yang mudah karena tidak perlu memperhatikan muatan positip dan negatif dari sepasang penghantar

Konstruksi Generator AC

Secara umum keseluruhan bagian dari generator AC 3 fasa dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu stator dan rotor.

Rangka Stator, dibuat dari besi tuang, rangka stator merupakan rumah dari bagian generator lainnya

Stator Bagian ini tersusun dari pelat-pelat stator yang mempunyai alur-alur sebagai tempat meletakan lilitan stator. Lilitan stator berfungsi sebagai tempat terjadinya GGL induksi

Rotor, merupakan bagian yang berputar, pada rotor terdapat kutub-kutub magnet dengan lilitan yang dialiri arus searah, melewati cincin geser dan sikat-sikat

Slip Ring Atau Cincin Geser, dibuat dari bahan kuningan atau tembaga yang dipasangkan pada poros dengan memakai bahan isolasi. Slip ring ini berputar bersama-sama dengan poros dan rotor. Jumlah slip ring ada dua buah yang masing-masing merupakan sikat positif dan sikat negatif berguna untuk mengalirkan arus penguat magnet ke lilitan magnet pada rotor

Bagian-bagian terpenting dari stator ialah rumah stator, inti stator, dan lilitan stator Inti stator ialah sebuah silinder yang berlubang, terbuat dari plat-plat dengan alur-alur dibagiankeliling dalamnya. Didalam alur-alur itu dipasang lilitan statornya. Ujung lilitan stator dihubungkan dengan jepitan-jepitan penghubung tetap dari mesin. Bagian-bagian yang terpenting dari rotor ialah kutub-kutub, lilitan penguat, cincin geser dan sumbu (as)

Gambar : generator AC Konstruksi

Gambar a: Rotor kutub menonjol Gambar b: Rotor silinder kutub Kutub magnet dengan bagian kutub menonjol (salient pole). Konstruksi seperti ini digunakan untuk putaran rendah, dengan jumlah kutub yang banyak.Kutub Magnet dengan bagian kutub yang tidak menonjol (non salient pole). Konstruksi ini digunakan untuk putaran tinggi dengan jumlah kutub yang sedikit seperti pada gambar diatas

Penguat pada Rotor Pada model ini jenis rotor yang digunakan adalah rotor dengan kutup menonjol. Kumparan medan, belitan penguat medan, ditempatkan pada rotor. Sedangkan kumparan-kumparan jangkar/kumparan fasa ditempatkan pada stator. Model penguatan seperti ini pada umunya digunakan pada generator dengan kapasitas besar. Hal ini akan sangat menguntungkan sekali, karena untuk mengambil tegangan yang relatif besar dari jangkar dapat dilakukan dengan mudah, tanpa melalui pergeseran mekanis. Apalagi untuk kondisi berbeban, dengan cara ini tidak akan terjadi bunga api yang besar pada mesin sebagai akibat mengalirnya arus pada kumparan fasa generator. Generator AC 3 fasa dengan model penguatan seperti ini disebut juga dengan generator "Penguat Dalam".

Penguat pada Stator Khusus untuk generator AC 3 fasa dengan model penguat pada stator, kutup-kutup magnit, belitan penguat ditempatkan pada stator. Sedangkan kumparan jangkar/kumparan fasa ditempatkan pada rotor. Model pemberian penguatan seperti ini biasanya digunakan untuk generator AC 3 fasa dengan kapasitas yang relatif kecil. Hal ini dimungkinkan, karena pengambilan ggl yang relatif kecil melalui bagian yang bergerak (pergeseran mekanis ) pada dasarnya tidak banyak membahayakan. Demikian juga dengan pengaliran arus dari kumparan jangkar ke beban tidak akan membahayakan. Untuk generator AC 3 fasa dengan model penguatan pada stator, maka jenis rotor yang digunakan tipe silinder. Generator dengan model penguatan seperti ini disebut juga generator dengan 'Penguat Luar'. Genertor model ini sering digunakan untuk generator turbo yang diopersikan pada kecepatan putaran yang relatif tinggi.

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.Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-Balik (AC)

Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-Balik (AC) Satu Phasa

Lilitan seperti disebutkan diatas disebut Lilitan terpusat, dalam generator sebenarnya terdiri dari banyak lilitan dalam masing-masing fasa yang terdistribusi pada masing-masing alur stator dan disebut Lilitan terdistribusi. Diasumsikan rotor berputar searah jarum jam, maka fluks medan rotor bergerak sesuai lilitan jangkar. Satu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus perdetik atau 1 Hertz (Hz) Gambar Diagram Generator AC Satu Phasa Dua Kutub.

Bila kecepatannya 60 Revolution per menit (Rpm), frekuensi 1 Hz. Maka untuk frekuensi f = 60 Hz, rotor harus berputar 3600 Rpm. Untuk kecepatan rotor n rpm, rotor harus berputar pada kecepatan n/60 revolution per detik (rps). Bila rotor mempunyai lebih dari 1 pasang kutub, misalnya P kutub maka masing-masing revolution dari rotor menginduksikan P/2 siklus tegangan dalam lilitan stator. Frekuensi dari tegangan induksi sebagai sebuah fungsi dari kecepatan rotor, dan diformulasikan dengan:

Prinsip kerja generator arus bolak-balik tiga fasa (alternator) pada dasarnya sama dengan generator arus bolak-balik satu fasa, akan tetapi pada generator tiga fasa memiliki tiga lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya berbeda fasa 1200 pada masing-masing fasaPrinsip Kerja Generator Arus Bolak-Balik (AC) Tiga Phasa

Untuk generator sinkron tiga fasa, harus ada tiga belitan yang masing-masing terpisah sebesar 120 derajat listrik dalam ruang sekitar keliling celah udara seperti diperlihatkan pada kumparan a a, b b dan c c pada gambar dibawah iniMasing-masing lilitan akan menghasilkan gelombang Fluksi sinus satu dengan lainnya berbeda 120 derajat listrik. Dalam keadaan seimbang besarnya fluksi sesaat : A = m. Sin t B = m. Sin ( t 120 ) C = m. Sin ( t 240 )Gambar Diagram Generator AC Tiga Fasa Dua Kutub

Besar tegangan generator bergantung pada :1. Kecepatan putaran (N)2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z)3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f)

Penggunaan Arus Bolak-balikHampir semua kegiatan industri mempergunakan arus bolak-balik (AC). Keuntungan mempergunakan arus AC ialah arusnya dapat dibangkitkan (dilipat gandakan) kembali dari suatu tegangan yang rendah menjadi tegangan yang tinggi atau sebaliknya dengan menggunakan transformator.Selain daripada itu keuntungan lain dari arus AC adalah sifatnya yang selalu berubah arah dalam setengah putaran, maka dalam penggunaannya tidak memakai kutub muatan yang tetap. Disini kita tidak perlu memperhatikan bagian mana yang positif atau negatif. Semua alat pemakai tidak perlu memperhatikan kutub muatannya

Berbeda dengan arus searah (DC), pada arus AC menggunakan suatu penghantar (kabel) yang terdiri dari penghantar fasa dan penghantar nol. Sebuah kabel dapat terdiri dari suatu fasa, dua fasa atau tiga fasa. Dalam arus AC penghantar fasalah yang memiliki tegangan, sedangkan penghantar nol tidak bertegangang. Untuk menjaga pemakai jasa listrik PLN, sering kali dilengkapi kawat netral (mati) yang dihubungkan dengan tanah (grounded). Hal ini untuk mengurangi bahaya kejutan yang tinggi.

Namun untuk penggunaan alat-alat elektronik, arus AC tidak dipergunakan, tetapi arus bolak-balik tersebut telah dirubah jadi arus searah secara otomatis. Komponen elektronik yang dapat merubah arus AC menjadi DC adalah dioda

TERIMA KASIH