GENERATOR DC DAN PRINSIP KERJANYA

Halo,, kali ini blog saya akan membahas mengenai Generator DC beserta prisnsip kerjanya.. Asal tahu aja. Materin ini saya ambil dari video jadul(jaman dulu)  mengenai generator.

Generator awal mulanya adalha digunakan untuk keperluan militer yang kemudian juga digunakan untuk blower dan juga pada komponen elektrik roket. Dalam perkembangannya, geneator  juga digunakan dan dijual missal untuk keperluan missal seperti halnya pada kendaraan bermotor.

            Pada dasarnya, generator didefinisikan sebagai alat yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik. Pada generator, enerdi listrik yang dihasilkan adalah hasil dari perubahan energi mekanik sebagai sumbernya.Dengan kata lain, generator bukan menciptakan listrik, melainkan menimbulkan arus listrik. Analogi yang tepat untuk menggambarkan peristiwa ini adalah pompa air dimana pompa hanya menghasilkan arus air tetapi air berasal dari sumber lain. Pada generator listrik, sumber energi mekanik berasal dari turbin, motor, dan ain lain.

Dasar Prinsip Kerja Generator

            Apabila sebuah konduktor digerakan pada medan magnet, maka knduktor tersebut akan memotong garis gaya magnet sehingga menimbulkan beda tegangan (v).

            Menggerakkan konduktor kebawah inti dari medan magnet membuat konduktor memotong garis gaya magnet sehingga terjadi arus listrik one direction yang mana apabila digambarkan dalam sebuah gelombang akan terjadi gelombang bukit. Dan apabila konduktor digerakan keatas, maka akan terjadi gelombang lembah.

            Apabila konduktor digerakkan kekanan atau kekiri terhadap medan magnet, maka konduktor tidak akan memotong garis gaya magnet sehingga tidak menghasilkan beda tegangan.

            Generator sederhana dapat dibuat dari sebuah coil yang berotasi terhadap medan magnet. Pada coil dibawah ini terdapat dua bagian koil yang akan memotong garis gaya magnet. Arua listik yang dihasilkan oleh generator tergantung pada :

1. Kekuatan dan jumlah garis gaya magnet

2. Panjang konduktor, dan

3. Kecepatan rotasi konduktor

            Secara actual, pergerakan konduktor pada generator bukan membentuk garis lurus melainkan berotasi terhadap garis gaya magnet. Dengan kata lain, lintasan yang terjadi pada kondisi factual adalah lintasan yang membentuk lingkaran. Pada kondisi tersebut, jumlah garis gaya magnet yang dipotong oleh konduktor bervariasi.

            Pada saat konduktor berada dititik atas, maka tidak ada garis gaya magnet yang dipotong oleh konduktor sehingga tidak ada beda tegangan yang terjadi. Pada saat konduktor berada pada sudut 90 derajat, maka disanalah letak beda tegangan maksimal. Pergerakan konduktor secara rotasi jika digambarkan pada sebuah gelombang akan menghasilkan gelombang bukit dan lembah dalam sekali rotasi. Dengan kata lain, generator ini akan menjadi generator AC.

Generator DC

            Untuk menghasilkan generator dengan arus DC, maka digunakan komutator untuk mengkonversi putaran coil menjadi arus DC. Jika hal ini digambarkan sebagai gravik gelombang, makan yang akan tergambarkan adalah gelombang yang hanya berbentuk bukit saja tanpa adanya lembah yang disebut ripple. Agar dihasilkan gelombang yang halus maka perlu dilakukan penambahan loop dan komutator. Semakin banyak loop dan komutator, maka gelombang yang dihasilkan akan semakin halus dan dapat diasuksikan sebagai gelobang yang stabil..

            Penambahan magnet juga mempengaruhi banyaknya garis gaya magnet yang terpotong. Apabila komutator an loopnya juga ditambah, maka gelombang yang terjadi akan semakin halus dan juga dapat diasumsikan sebagai gelombang yang stabil.

            Pada kondisi sebenarnya, tedapat banyak loop dan komutator pada sebuah generator. Loop dipasang miring agar pada saat salah satu loop sudah selesai memotong garis gaya magnet langsung ditutupi oleh loop lain yang memotong garis gaya magnet sehingga tidak terjadi senggang waktu yang berdampak pada garis gelombang lurus.

            Salah satu masalah yang sering terjadi pada generator adalah teradinya percikan api diantara komutator dan brush. Hal ini berkaitan dengan posisi dari brush. Seperti yang telah diulas diatas bahwa terdapat titik netral yang ada pada generator yang apabila dihubungkan menjadi sebuah garis makan dapat disebut dengan Neutral Plane. Apabila pada titik ini dipasang brush, maka tidak akan terjadi loncatan percikan bunga api.

            

            Pada kenyataannya, konduktor yang berotasi terhadap medan magnet akan menghasilkan medan magnet terhadap dirinya sendiri. Hal ini akan meenyebabkan pergeseran pada garis netral sehingga pada posisi tersebut akan terjadi percikan bunga api diantara komulator dan brush.

            Ada dua cara untuk menghilangkan percikan bunga api ini.

1. Yang pertama adalh menggeser brush sehingga menghadap pada arah netral, dan

2. Menambah magnet kecil pada bagian atas medan maget sehingga garis netralnya tidak berubah meskipun terjadi medan magnet pada konduktor.

            Medan magnet pada generator dapat bersumber dari magnet permanen maupun elektro magnet. Magnet permanen biasanya digunakan pada alat alat ringan seperti pada telephon, soundsistem dan lain lain. Sedangkan pada generator, magnet yang digunakan biasanya adalah electromagnet.

Pada umumnya, terdapat 3 jenis generator DC yaitu:

1. Sepaarately Excited

            Pada generator jenis ini, electromagnet yang merupakan sumber induksi magnet berada diluar system dan dipasang terpisah dengan motor uyang berputar.

2. Self Exited

            Pada generator ini, putaran motor akan menghasilkan arus listrik yagn digunakan untuk menginduksi electromagnet yang ada didalam system tersebut sehinggga akan menghasilkan arus listrik. Dengan kata lain, motor tersebut akan menginduksi dirinya sendiri. Semakin besar beban yang ada pada generator, maka induksi yang dihasilkan oleh elektro magnet akan besar pula. Hal ini akan berpengaruh juga pada voltase yang smakin besar.hal ini berlaku sebaliknya.

PRINSIP KERJA GENERATOR DC

DC MOTOR

            Berbeda dengan generator, DC Motor adalah alat yang berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Prinsip kerja DC Motor hamper sama dengan generato yaitu memanfaatkan garis gaya magnet.

            Prinsip kerja DC Motor dapat diilustrasikan pada sebuah kawat yang diletakkan diantara medan magnet. Seperti pada ga,bar dibawah, apabila konduktor tersebutdihubungkan dengan arus listrik dengan melihat arah arus listrik dan arah medan magnet maka konduktor tersebut akan bergerak keatas. Hal ini dapat digambarka dengan hokum tangan kanan.Apabila arah arus dibalik maka konduktor akan terdorong kebawah.

            Apabila konduktor dialiri arus listrik, maka akan terjadi gaya magnet yang arahnya tergantung dari arah arusnya. Gaya tersebut akan mengubah arah garis gaya magnet sehingga menyebabkan konduktor bergerak menuju arah tertentu.

            Pada gambar A menunjukkan bahwa arah gaya magnet bergerak melewati bagian bawah konduktor, sehingga arah gaya magnet utama akan membelok kebawah konduktor. Dengan demikian konduktor seakan akan terdorong keatas. Sama halnya dngan gambar A, pada gambar B terlihat bahwa arah gaya magnet bergerak dari atas konduktor yang menyebabkan arah gaya magnet utama akan bergerak melewati garis tersebut. Maka konduktor akan bergerak kebawah.

            Kmponen – komponen dasarpada DC Motor sama halnyadengan DC Generator yaitu Magnet, Loop, komutator, dan brush. Dengan menggunakan single loop seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini maka apabila pada loop diberikan arus listrik, yang terjadi adalah loop tersebut akan terlempar keluar atau hanya berputar sebesar 90 derajat. Untuk menjadikan loop berputar 360 derajat, maka diperlukan tambahan loop dan komutator pada DC Motor. Penambahan komutator dan loop tersebut dimaksudkan agar gaya yang terjadi pada loop seimbang sehingga motor dapat berputar. Semakin banyak loop dan komutator, maka semakin halus pergerakn rotasi pada motor.

            Pada kenyataannya, ada banyak loop dan komutator pada sebuah DC Motor. Sama halnya dengan DC Generator, pada DC Motor juga terdapat Neutral Plane atau garis netral. Garis ini dipengaruhi oleh beban yang terjadi pada DC Motor. Percikan bunga api yang terjadi juga terjadi diantara brush dan komutator.

            Untuk menghilangkan percikan bunga api sama dengan mengilangkan percikan pada DC Generator yaitu dengan mengubah arah brush atau menambah magnet diantara magnet utama yang akan mengubah Neutral Plane kembali ke posisi semula.

            Kita tahu bahwa apabila sebuah konduktor bergerak dalam medan magnet maka akan terjadi EMF. Pada DC Motor, satu rotasi pada motor diperlukan untuk menghasilkan EMFpada konduktor. Namun, pada kondisi tersebut, juga akan terjadi perlawanan pada EMF yan disebut CEMF. CEMF ini akan menghambat EMF. Besarnya CEMF tergantung dari besarnya kecepatan konduktor.Apabila kecepatan motor semakin besar, maka CEMF juga akan semakin besar.

            CEMF yang menghambat EMF menyebabkan arus yang dibutuhkan untuk menggerakkan motor pada starting awal akan lebih besar dibandingkan saat motor sudah berjalan. Namun ketika motor berputar semakin cepat, hanya dibutuhkan arus listrik yang kecil.

SERIES WOUND

            Pada motor ini, pada saat starting awal akan sangat cepat. Motor ini digunakan pada starter kendaraan. Pada aplikasinya, induksi magnet dihasilkan dari lilitan yang dialiri arus listrik dari sumber energi yang kemudian akan memutar motor. Putaran motor akan menghasilkan CEMF yang menyebabkan motor akan berputar sangat cepat dengan arus kecil. Putaran motor akan semakin cepat dan menghasilkan CEMF semakin besar pula sehingga motor akan merusak dirinya sendiri atau terbakar. Motor ini mempunyai keunggulan ketika starting tetapi tidak bags ketika dikenai beban secara terus menerus.

SHUNT WOUND

            Pada motor jenis ini pergerakan pada saat strating awal kurang bagus. Namun, motor ini bagus dalam menerima beban secara kontinyu. Pada motor ini, electromagnet dihubungkan secara parallel dengan sumber listrik.  Apabila dikenakan beban yang semakin besar, maka CEMF akan mengurang. Mengurangnya CEMF ini akan mengakbatkan EMF semakin besar sehinggah torsi yang dihasilkan akan semakin besar pula.

COMPOUND WOUND

            Motor jenis ini adalah penggabungan kelebihan dari series wound dan Shunt Wound motor. Pada saat motor starting awal maka akan menggunakan Series Wound namun ketika motor sudah berjalan akan menggunakan Shunt Wound