GENERATOR AC
A.
Pengertian
Generator AC
Generator AC
merupakan komponen yang
dapat mengubah energi
gerak menjadi energi listrik. Penggunaan
generator saat ini dapat dimanfaakan sebagai pembangkit listrik Generator AC
atau altenator bekerja pada
prinsip yang sama dari
induksi elektromagnetik sebagai generator
DC.Arus bolak balik dapat dihasilkan dari perputaran lilitan pada medan
magnet atau perputaran medan magnet pada
lilitan
stasioner(seimbang/tidak
berubah). Nilai dari tegangan
tergantung pada:
- Jumlah perputaran pada lilitan
- Kekuatan medan
- Kecepatan rotasi lilitan/medan magnet
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.
Generator
arus bolak-balik memberikan hubungan yang sangat penting dalam proses perubahan
energi dari batu bara, minyak, gas, atau uranium ke dalam bentuk yang
bermanfaat untuk digunakan dalam industri atau rumah tangga. Dalam generator
arus bolak-balik bertegangan rendah yang kecil, medan diletakan pada bagian
yang berputar atau rotor dan lilitan jangkar pada bagian yang diam atau stator
dari mesin.
B.
Macam-macam
Generator AC
Berdasarkan
sistem pembangkitannya generator AC dapat dibagi menjadi 2 yaitu
1. Generator
1 fasa
Generator yang dimana dalam sistem
melilitnya hanya terdiri dari satu kumpulan kumparan yang hanya dilukiskan
dengan satu garis dan dalam hal ini tidak diperhatikan banyaknya lilitan. Ujung
kumparan atau fasa yang satu dijelaskan dengan huruf besar X dan ujung yang
satu lagi dengan huruf U.
2. Generator
3 fasa
Generator yang dimana dalam sistem melilitnya
terdiri dari tiga kumpulan kumparan yang mana kumparan tersebut masing-masing
dinamakan lilitan fasa. Jadi pada statornya ada lilitan fasa yang ke satu
ujungnya diberi tanda U – X; lilitan fasa yang ke dua ujungnya diberi tanda
dengan huruf V – Y dan akhirnya ujung lilitan fasa yang ke tiga diberi tanda
dengan huruf W – Z.
C.
Komponen
– Komponen Generator AC
Komponen generator AC ada stator, rotor, sikat,
exciter, AVR, pengatur generator dan bearing .
a. Rotor
Rotor adalah
bagian dari motor listrik atau generator yang berputar pada sumbu rotor.
Perputaran rotor di sebabkan karena adanya medan magnet dan lilitan kawat email
pada rotor. Sedangkan torsi dari perputaran rotor di tentukan oleh banyaknya
lilitan kawat dan juga diameternya.
b. Stator
Stator adalah kebalikan dari rotor, stator adalah bagian pada motor listrik
atau dinamo listrik yang berfungsi sebagai stasioner (yang diam) dari sistem
rotor. Dan stator inilah yang mengeluarkan tegangan bolakbalik. 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.
c. Sikat
Sikat adalah bagian yang menghubungkan jangkar atau stator dengan
kabel tujuannya agar kabel tidak ikut berputar .
d. Exciter
Exciter adalah bagian penguat yang digunakan generator untuk membangkitkan sumber
tenaga sebagai penggerak mula generator
e. AVR
AVR adalah
singkatan dari Automatic Voltage Regulator yang mengatur tegangan yang
berubah-rubah, dan terdiri dari satu kumparan .
D.
Prinsip Kerja
Generator AC
Gambar
: Rangkaian Ekivalen Generator AC
Gambar
: Prinsip Kerja Generator AC
Generator AC bekerja berdasarkan atas
prinsip dasar induksi elektromagnetik. Tegangan bolak-balik akan dibangkitkan
oleh putaran medan magnetik dalam kumparan jangkar yang diam. Dalam hal ini
kumparan medan terletak pada bagian yang sama dengan rotor dari generator.
Nilai dari tegangan yang dibangkitkan bergantung pada :
1. Jumlah
dari lilitan dalam kumparan.
2. Kuat
medan magnetik, makin kuat medan makin besar tegangan yang diinduksikan.
3. Kecepatan
putar dari generator itu sendiri.
Prinsip generator ini secara
sederhana dapat dijelaskan bahwa tegangan akan diinduksikan pada konduktor
apabila konduktor tersebut bergerak pada medan magnet sehingga memotong
garis-garis gaya. Hukum tangan kanan berlaku pada generator dimana menyebutkan
bahwa terdapat hubungan antara penghantar bergerak, arah medan magnet, dan arah
resultan dari aliran arus yang terinduksi. Apabila ibu jari menunjukkan arah
gerakan penghantar, telunjuk menunjukkan arah fluks, jari tengah menunjukkan
arah aliran elektron yang terinduksi. Hukum ini juga berlaku apabila magnet
sebagai pengganti penghantar yang digerakkan. Terdapat dua jenis konstruksi
dari generator ac, jenis medan diam atau medan magnet dibuat diam dan medan
magnet berputar.
Generator arus bolak-balik ini
terdiri dari dua bagian utama, 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).
E. Eksitasi
Generator AC
Sistem
eksitasi secara konvensional dari sebuah generator arus bolak-balik terdiri
atas sumber arus searah yang dihubungkan ke medan generator ac melalui
cincin-slip dan sikat-sikat. Sumber dc biasanya diperoleh dari generator arus
searah yang digerakkan dengan motor atau penggerak mula yang sama dengan
penggerak mula generator bolak-balik. Setelah datangnya zat padat, beberapa
sistem eksitasi yang berbeda telah dikembangkan dan digunakan. Salah satunya
adalah daya diambil dari terminal generator ac, diubah ke daya dc oleh
penyearah zat padat dan kemudian dicatu ke medan generator ac dengan
menggunakan cincin-slip konvensional dan sikat-sikat.
Dalam
sistem serupa yang digunakan oleh generator dengan kapasitas daya yang lebih
besar, daya dicatukan ke penyearah zat padat dari lilitan tiga fase terpisah
yang terletak diatas alur stator generator. Satu-satunya fungsi dari lilitan
ini adalah menyediakan daya eksitasi untuk generator. Sistem pembangkitan lain
yang masih digunakan baik dengan generator sinkron tipe kutub-sepatu maupun
tipe rotor-silinder adalah sistem tanpa sikat-sikat, yang mana generator ac
kecil dipasang pada poros yang sama sebagai generator utama yang digunakan
untuk pengeksitasi. Pengeksitasi ac mempunyai jangkar yang berputar,
keluarannya kemudian disearahkan oleh penyearah dioda silikon yang juga
dipasang pada poros utama.
Keluaran
yang telah disearahkan dari pengeksitasi ac, diberikan langsung dengan hubungan
yang diisolasi sepanjang poros ke medan generator sinkron yang berputar. Medan
dari pengeksitasi ac adalah stasioner dan dicatu dari sumber dc terpisah.
Berarti tegangan yang dibangkitkan oleh generator sinkron dapat dikendalikan
dengan mengubah kekuatan medan pengeksitasi ac. Jadi sistem pengeksitasi tanpa
sikat tidak menggunakan komutator yang akan memperbaiki keandalan dan
menyederhanakan pemeliharaan umum.
F. Sistem
Start
Ada
tiga macam jenis start yang dapat dilakukan pada generator yaitu :
1. Dengan
Penggerak Mula
Untuk sistem start dengan penggerak mula
biasanya berupa mesin diesel untuk kapasitas daya yang kecil, turbin air atau
turbin uap untuk kapasitas daya menengah dan turbin uap untuk kapasitas daya
yang sangat besar.
2. Pengubah
Frekuensi
Motor sinkron mendapat pengisian dari
sebuah generator sinkron khusus. Pengisian dilakukan dengan arus tukar
berfrekuensi variabel dari hampir nol hingga mencapai frekuensi nominal. Dengan
demikian motor sinkron mengalami start mulai putaran hampir nol hingga mencapai
putaran nominal.
3. Sebagai
Generator Rotor Sangkar/Start Asinkron
Dalam hal ini rotor mesin dilengkapi
suatu belitan yang bekerja sebagai sangkar asinkron. Dengan demikian selama
start mesin bekerja sebagai motor tak serempak. Dengan start asinkron pada
kumparan medan dapat dihasilkan gaya-gaya gerak listrik yang tinggi, disebabkan
jumlah lilitan magnet yang biasanya besar. Gaya-gerak listrik yang tinggi ini
bukan saja dapat merusak mesin, melainkan dapat juga menimbulkan bahaya bagi
personil yang melayani mesin sinkron itu. Untuk menghindari bahaya ini kumparan
magnet selama start dapat dibagi dalam beberapa belitan, yang masing-masing
dihubungsingkatkan. Setelah mencapai putaran sinkron, hubungan ini dilepaskan.
Dalam hal ini sistem start yang digunakan pada generator set GSC 05 adalah
dengan penggerak mula.
G.
Pemanfaatan Generator AC
Contoh generator AC
yang akan sering
kita jumpai dalam
kehidupan sehari-hari adalah
dinamo sepeda.
a. 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).
b. Generator AC
(alternator) bervariasi ukurannya sesuai dengan beban yang akan disuplai.
Sebagai contoh, alternator pada
PLTA mempunyai ukuran
yang sangat besar,
membangkitkan ribuan kilowatt
pada tegangan yang sangat
tinggi. Contoh lainnya
adalah alternator di mobil,
yang sangat kecil
sebagai perbandingannya.
Beratnya hanya beberapa
kilogram dan menghasilkan
daya sekitar 100 hingga 200 watt, biasanya pada
tegangan 12 volt.
c. Generator AC banyak kita
jumpai pada pusat-pusat listrik (dengan kapasitas yang relatif besar). Misalnya
pada PLTA, PLTU, PLTD, PLTN, PLTG, dan lain lain. Disini umumnya generator AC
disebut dengan alternator atau generator saja. Selain generator AC dengan
kapasitas yang relatif besar
tersebut, kita mengenal
pula generator dengan kapasitas yang
relatif kecil. Misalnya generator yang dipakai
untuk penerangan darurat, untuk penerangan daerah-daerah terpencil (yang belum terjangkau PLN), dan
sebagainya. Generator tersebut sering disebut home light atau generator
set.
