GENERATOR AC

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.