Hukum FaradayMichael faraday (1791-1867), seorang ilmuwan jenius dari inggris menyatakan bahwa:1. Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari suatu medan magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi.2. Perubahan flux medan magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar, akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut.Kedua pernyataan beliau diatas menjadi hukum dasar listrik yang menjelaskan mengenai fenomena induksi elektromagnetik dan hubungan antara perubahan flux dengan tegangan induksi yang ditimbulkan dalam suatu rangkaian, aplikasi dari hukum ini adalah pada Generator.

b. Hukum Ampere-Biot-SavartTiga orang ilmuwan jenius dari perancis, Andre Marie Ampere (1775-1863), Jean Baptista Biot (1774-1862) dan Victor Savart (1803-1862) menyatakan bahwa: Gaya akan dihasilkan oleh arus listrik yang mengalir pada suatu penghantar yang berada diantara medan magnetik Hal ini juga merupakan kebalikan dari hukum faraday, dimana faraday memprediksikan bahwa tegangan induksi akan timbul pada penghantar yang bergerak dan memotong medan magnetik. Hukum ini diaplikasikan pada mesin-mesin listrik.

c. Hukum lenzPada tahun 1835 seorang ilmuwan jenius yang dilahirkan di Estonia, Heinrich Lenz (1804-1865) menyatakan bahwa: arus induksi elektromagnetik dan gaya akan selalu berusaha untuk saling meniadakan (gaya aksi dan reaksi) Sebagai contoh, jika suatu penghantar diberikan gaya untuk berputar dan memotong garis-garis gaya magnetik, maka pada penghantar tersebut akan timbul tegangan induksi (hukum faraday). Kemudian jika pada ujung-ujung penghantar tersebut saling dihubungkan maka akan mengalir arus induksi, dan arus induksi ini akan menghasilkan gaya pada penghantar tersebut (hukum ampere-biot-savart). Yang akan diungkapkan oleh Lenz adalah gaya yang dihasilkan tersebut berlawanan arah dengan arah gerakan penghantar tersebut, sehingga akan saling meniadakan. Hukum Lenz inilah yang menjelaskan mengenai prinsip kerja dari mesin listrik dinamis (mesin listrik putar) yaitu Generator dan motor.

Generator Komponmerupakan gabungan dari generator shunt dan generator seri, yang dilengkapi dengan kumparan shunt dan seri dengan sifat yang dimiliki merupakan gabungan dari keduanya. Generator kompon bisa dihubungkan sebagai kompon pendek atau dalam kompon panjang. Perbedaan dari kedua hubungan ini hampir tidak ada, karena tahanan kumparan seri kecil, sehingga tegangan drop pada kumparan ini ditinjau dari dari tegangan terminal kecil sekali dan terpengaruh.

Biasanya kumparan seri dihubungkan sedemikian rupa, sehingga kumparan seri ini membantu kumparan shunt, yakni MMF nya searah. Bila generator ini dihubungkan seperti itu, maka dikatakan generator itu mempunyai kumparan kompon bantu.Mesin yang mempunyai kumparan seri melawanmedanshunt disebut kompon lawan dan ini biasanya digunakan untuk motor atau generator-generator khusus seperti untuk mesin las. Dalam hubungan kompon bantu yang mempunyai peranan utama ialah kumparan shunt dan kumparan seri dirancang untuk kompensasi MMF akibat reaksi jangkar dan juga tegangan drop di jangkar pada range beban tertentu. Ini mengakibatkan tegangan generator akan diatur secara otomatis pasa satu range beban tertentu.

Generator DC Kompon Panjang

Generator DC Kompon Pendek

gb 1. Konstruksi generator DCKeterangan :1) RANGKA STATORRangka Stator, dibuat dari besi tuang. Rangka stator merupakan rumah dari bagian-bagian lain dalam generator. Fungsi utamanya adalah sebagai tempat untuk mengalirnya fluks magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet.2) INTI KUTUB MAGNETInti kutub magnet , berfungsi sebagai tempat terjadinya fluks magnet. Untuk generator dengan kapasitas kecil digunakan magnet permanen, dan untuk generator kapasitas besar digunakan magnet buatan (elektromagnetik).3) RotorRotor merupakan bagian yang berputar. Pada Genenrator DC jangkar yang digunakanbiasanya berbentuk silinder yang pada bagian permukaannya diberi alur-alur sebagai tempat kawat-kawat lilitan. Bahan yang digunakan untuk pembuatan jangkar dari bahan ferromagnetic yang dibuat berlapis-lapis.4) SIKAT-SIKATSikat-sikat berfungsi sebagai penghubung aliran arus listrik dari lilitan jangkar dengan beban. Bahan yang digunakan untuk pembuatan sikat-sikat dari arang.5) KAWAT LILITAN JANGKARKawat Lilitan jangkar, adalah tempat terbentuknya ggl induksi. Dalam satu alur terdiri atas beberapa kawat yang disebut dengan kumparan. Antara kumparan satu dengan lainnya dihubungkan secara seri.6) KOMUTATORKomutator digunakan sebagai penyearah (komutasi). Komutator pada prinsipnya mempunyai bentuk yang sama dengan cincin yang dibelah menjadi dua yang dipisahkan dengan bahan penyekat. Masing-masing komutator dihubungkan dengan sisi kumparan tempat terjadinya ggl induksi.

Aplikasi Generator DC pada kehidupan sehari-hariDalam kehidupan kita sehari-hari generator DC mempunyai banyak pengaplikasian, yang diantaranya sebagai altenator mobil, dynamo sepeda, las listrik, kipas computer, vcd player dan sebagainya. Pada kesempatan kali ini saya akan mengambil contoh pengaplikasian dengan menggunakan dinamo Sepeda.Dinamo sepeda merupakan generator kecil yang dapat menghasilkan arus listrik yang kecil pula. pada Dinamo sepeda prinsip kerjanya yaitu energi gerak di ubah menjadi energi listrik .Dinamo sepeda ini hanya menyalakan lampu depan dan belakang. Terangnnya lampu di tentukan oleh cepatnya roda berputar yang mengakibatkan di namo juga cepat dan arus listrik juga akan besar pula . Dinamo sepeda intinya adalah sebuah magnet yang dapat berputar dan sebuah kumparantetap.bilaroda sepeda di putar dan pada dinamo akan memutar sehingga roda akan memutar magnet biasanya dinamo dapat menghasilakan tegangangan 6 sampai 12Volt.jadidengan adanya dinamo pada sepeda dapat memudahkan kita bila menggunakan sepeda bila malam hari.

1.Alternator MobilAlternator mobil merupakan salah satu aplikasi dari generator dc. Sistem pengisian pada kendaraan mempunyai 3 rangkaian komponen penting yaitu Aki, Alternator dan Regulator. Alternator sendiri terdiri dari komponen-komponen seperti gabungan kutub magnet yang dinamakan rotor, yang didalamnya terdapat kumparan kawat magnet yang dinamakan stator.Alternator mulai berfungsi untuk menghasilkan listrik/pembangkit listrik ketika mesin dihidupkan untuk disalurkan ke aki dengan mengkonversi / mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC. Sedangkan regulator punya fungsi sebagai alat pengatur dan pembatas voltase yang terdiri dari sebuah rangkaian dioda yang dinamakan rectifier serta dua kipas dalam (internal Fan) untuk menghasilkan sirkulasi udara.Model AlternatorModel alternator untuk setiap jenis mobil itu berbeda-beda, tapi kebanyakan alternator mempunyai regulator yang berada didalamnya ( IC built In), namun untuk tipe yang lama mempunyai regulator diluar. Tidak seperti model yang lama, tipe yang punya IC bulit in ini dapat dengan mudah diperbaiki dengan membuka tutup bagian atasnya.Tipe lainnya adalah model pulley alternator yang diikat/dikencangkan ke bagian sumbu rotor. Alternator dengan tipe ini tidak mempunyai kipas luar yang menjadi bagian dari pulley-nya namun sudah mempunyai 2 kipas dalam untuk sirkulasi udara pendingin, tidak seperti jenis alternator lama yang menggunakan kipas luar untuk pendinginan.Antara Aki dengan AlternatorBesaran daya yang terdapat alternator beragam, mulai dari yang paling kecil yang mempunyai daya 35 A hingga yang terbesar yang beredar dipasaran yaitu 220 A. Karena berfungsi sebagai pembangkit daya listrik ke aki, apabila ada penambahan perangkat atau aksesoris mobil yang membutuhkan beban listrik yang besar / banyak, cukup dengan mengganti alternatornya bukan aki. Karena bila memperbesar daya listrik di aki tapi penyaluran tenaganya lebih kecil, maka aki akan tetap tekor. Jadi makin besar beban listrik yang dipakai, makin besar juga daya dari alternator yang harus dipergunakan.

2.Dinamo Sepeda

Dinamo sepeda merupakan generator kecil yang dapat menghasilkan arus listrik yang kecil pula. pada Dinamo sepeda prinsip kerjanya yaitu energi gerak di ubah menjadi energi listrik .Dinamo sepeda ini hanya menyalakan lampu depan dan belakang terangnnya lampu di tentukan oleh cepatnya roda berputar yang mengakibatkan di namo juga cepat dan arus listrik juga akn besar pula . Dinamo sepeda intinya adalah sebuah magnet yang dapat berputar dan sebuah kumparan tetap.bila roda sepeda di putar dan pada dinamo akan memutar sehingga roda akan memutar magnet biasanya dinamo dapat menghasilakan tegangangan 6 sampai 12 Volt.jadi dengan adanya dinamo pada sepeda dapat memudahkan kita bila menggunakan sepeda bila malam hari.3.LAS LISTRIKLas listrik juga merupakan aplikasi dari generator dc. Las listrik adalah teknik menyambung dua bagian logam memanfaatkan tenaga panas yang diperoleh dari sumber tenaga listrik AC maupun DC dengan tambahan logam pengisi. Sumber tenaga panas mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi. Sumber tenaga panas mencairkan sebagian logam induk dan logsm pengisi sehingga diperoleh sambungan permanen yang sulit dipisahkan. Pekerjaan las listrik memiliki resiko bahaya kecelakaan cukup besar yang dapat diminimalkan dengan alat keselamatan kerja.Mesin yang wajib tersedia adalah mesin las untuk menyambung dua permukaan baja. Alat las harus tersedia karena fungsinya yang tidak bisa digantikan oleh alat yang umum tersedia di perdesaan. Alat las sebaiknya dari jenis las busur listrik yang dapat menggunakan listrik dari PLTMH. Las karbit (oxyacetylene) tidak dianjurkan untuk desa terpencil karena akan mengalami kesulitan dalam transportasi tabung oksigen.

4.Kipas KomputerKipas computer merupakan aplikasi dari motor dc. Dikarenakan kipas computer dihubungkan kepada tegangan dc 5 volt ( tergantung kipas komputernya).Kipas komputermerujuk kepada sebarangkipasdalam kelonsong komputer digunakan bagi tujuanmenyejukkan, dan mungkin merujuk kepada kipas yang menarik udara sejuk dari luar ke dalam kelonsong, menyingkir udara panas dari dalam, atau mengerakkan udara melaluipenenggelam habauntuk menyejukkan komponen tertentu. Kegunaan kipas/atau sebarang perkakasan bagi menyejukkankomputerkadang kala dikenali sebagaipendinginan aktif.

Kipas Sebagai Pendingin CPUSaat anda menyalakan komputer dan menggunakannya untuk beberapa waktu lamanya, maka komputer tersebut akan menimbulkan panas pada beberapa bagian komponennya. Untuk mendinginkan komponen tersebut serta untuk menghindari panas yang berlebih maka digunakan kipas dalam komputer.Komponen pendingin yang utama dalam komputer adalah kipas pendingin pada CPU (Prosesor). Jika panas yang dihasilkan tidak dapat diatasi maka dapat menyebabkan kerusakan yang serius pada beberapa komponen komputer. Meskipun komputer telah dirancang sedemikian rupa, namun kipas pendingin tetaplah diperlukan untuk menangkis panas yang dihasilkan oleh komponen-komponen komputer.

Bila suatu generator mendapatkan pembebanan yang melebihi dari kapasitasnya, maka dapat mengakibatkan generator tersebut tidak bekerja atau bahkan akan mengalami kerusakan. Untuk mengatasi kebutuhan listrik atau beban yang terus meningkat tersebut, bisa diatasi dengan menjalankan generator lain yang kemudian dioperasikan secara paralel dengan generator yang telah bekerja sebelumnya, pada satu jaringan listrik yang sama. Keuntungan dari menggabungkan 2 generator atau lebih dalam suatu jaringan listrik adalah bila salah satu generator tiba-tiba mengalami gangguan, maka generator tersebut dapat dihentikan serta beban dialihkan pada generator lain, sehingga pemutusan listrik secara total bisa dihindari.

Cara Memparalel Generator

Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk memparalel dua buah generator atau lebih ialah: Polaritas dari generator harus sama dan tidak bertentangan setiap saat terhadap satu sama lainnya. Nilai efektif tegangan harus sama. Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang yang sama. Frekuensi kedua generator atau frekuensi generator dengan jala-jala harus sama. Urutan fasa dari kedua generator harus sama.

penjelasan mengenai syarat-syarat diatas dapat dibaca pada artikel disini,sinidansini.

Kerja Paralel Generator

Ada beberapa cara untuk memparalelkan generator dengan mengacu pada syarat-syarat diatas, yaitu :a. Lampu Cahaya berputar dan Volt-meterb. Voltmeter, Frekuensi Meter, dan Synchroscope.c. Cara Otomatis

Lampu Cahaya Berputar dan Volt-meter

Dengan rangkaian pada gambar 1, pilih lampu dengan tegangan kerja dua kali tegangan fasa-netral generator atau gunakan dua lampu yang dihubungkan secara seri. Dalam keadaan saklar S terbuka operasikan generator, kemudian lihat urutan nyala lampu. Urutan lampu akan berubah menurut urutan L1 - L2 - L3 - L1 - L2 - L3.

Gambar 1. Rangkaian Paralel Generator.

Perhatikan Gambar 2a, pada keadaan ini L1 paling terang, L2 terang, dan L3 redup. Perhatikan Gambar 2b, pada keadaan ini: L2 paling terang L1 terang L3 terang

Perhatikan gambar 2c, pada keadaan ini, L1 dan L2 sama terang L3 Gelap dan Voltmeter=0 V

Pada saat kondisi ini maka generator dapat diparalelkan dengan jala-jala (generator lain).

Gambar 2a,b dan c. Rangkaian Lampu Berputar.

Voltmeter, Frekuensi Meter dan Synchroscope

Pada pusat-pusat pembangkit tenaga listrik, untuk indikator paralel generator banyak yang menggunakan alat Synchroscope, gambar 3. Penggunaan alat ini dilengkapi dengan Voltmeter untuk memonitor kesamaan tegangan dan Frekuensi meter untuk kesamaan frekuensi.

Ketepatan sudut fasa dapat dilihat dari synchroscope. Bila jarum penunjuk berputar berlawanan arah jarum jam, berarti frekuensi generator lebih rendah dan bila searah jarum jam berarti frekuensi generator lebih tinggi. Pada saat jarum telah diam dan menunjuk pada kedudukan vertikal, berarti beda fasa generator dan jala-jala telah 0 (Nol) dan selisih frekuensi telah 0 (Nol), maka pada kondisi ini saklar dimasukkan (ON). Alat synchroscope tidak bisa menunjukkan urutan fasa jala-jala, sehingga untuk memparalelkan perlu dipakai indikator urutan fasa jala-jala.

Paralel Otomatis

Paralel generator secara otomatis biasanya menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa, tegangan, frekuensi, dan urutan fasa. Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar untuk paralel dapat dimasukkan.

Berikut ini adalah beberapa gangguan yang dapat terjadi pada generator :

1. GANGGUAN PENGGERAK AWALGenerator dengan penggerak awal mesin diesel harus dilengkapi dengan pengaman terhadap kerja balik atau gangguan monitoring karena gangguan-gangguan mekanik. Akibat adanya tekanan balik maka generator perlu dilengkapi dengan pengaman gangguan monitoring untuk menghindari kerusakan-kerusakan yang terjadi. Pada saat ada kerusakan pada penggerak awal, maka ada daya balik dalam kumparan stator sehingga generator perlu dilengkapi dengan relai daya balik (Reverse Power Relay) dengan karakteristik tunda waktu terbalik.

2. GANGGUAN HILANG PENGUATANMeskipun gangguan pada penguat generator jarang terjadi, namun gangguan ini dapat menyebabkan terganggunya kelangsungan kerja generator. Untuk itu pada generator perlu dilengkapi pengaman terhadap hilang penguatan (Loss of Field Relay).

3. GANGGUAN ARUS LEBIHGangguan arus lebih pada generator sering kali terjadi akibat adanya hubung singkat atau beban lebih. Pada saat ini generator telah dibuat sedemikian rupa sehingga mampu bertahan terhadap adanya arus lebih, meskipun tidak terlalu lama. Namun demikian pengaman terhadap arus lebih sangat diperlukan agar generator terhindar dari kerusakan akibat arus lebih yang berkepanjangan (Over Current Relay).

4. GANGGUAN PUTARAN LEBIHPutaran lebih pada generator disebabkan adanya penurunan beban yang mendadak. Sebenarnya pada generator telah dilengkapi dengan perangkat governor. Pada saat terjadinya pelepasan beban, governor tersebut akan mengatur atau menutup katup darurat (emergency valve) sehingga tidak terjadi putaran yang berlebihan. Namun demikian generator masih perlu dilengkapi dengan pengaman terhadap putaran lebih yang mampu memberikan sinyal triping pada pemutus tenaga (Over Speed Relay)

5. GANGGUAN TEGANGAN LEBIHTegangan lebih yang dibangkitkan generator terutama disebabkan oleh putaran lebih akibat pelepasan beban yang mendadak. Governor pada generator mengatur kecepatan putaran agar putarannya tetap normal. Namun, rentang waktu yang diperlukan cukup lama sehingga pada saat itu terjadi tegangan lebih yang sangat membahayakan piranti-piranti kelistrikan lainnya. Tegangan lebih ini akan merusakkan isolasi kumparan generator akibat panas yang berlebihan. (Over Voltage Relay)

6. GANGGUAN KETIDAK SEIMBANGAN BEBANKetidakseimbangan beban generator biasanya disebabkan adanya kebocoran atau hubung singkat penghantar ketanah atau antarpenghantar. Juga bisa disebabkan oleh adanya beban yang tidak seimbang pada ketiga fase generator. Gangguan ini menyebabkan adanya arus urutan negatif yang mengalir pada penghantar bernilai nol. Pada keadaan demikian generator harus segera diamankan agar kerusakan dapat dihindari (Neutral Ground Relay)

7. GANGGUAN ISOLASIKegagalan isolasi pada kumparan generator akan menyebabkan gangguan-gangguan hubung singkat , baik hubung singkat didalam kumparan, antar kumparan, maupun hubung singkat kumparan dengan inti besi. Banyak faktor yang menyebabkan terjadinya kegagalan isolasi, antara lain terjadinya tegangan lebih, panas yang berlebihan pada kumparan, kerusakan pada sistem pendingin atau ventilasi maupun adanya vibrasi yang berlebihan.