Pengaruh Generator Listrik Dalam Kehidupan Sehari

download Pengaruh Generator Listrik Dalam Kehidupan Sehari

of 14

Transcript of Pengaruh Generator Listrik Dalam Kehidupan Sehari

PENGARUH GENERATOR LISTRIK DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARIJurnal Softskill Mata Kuliah Teknik Tenaga Listrik Nama : Denny Sindi Pratama NPM : 30408263 Kelas : 2 ID 01 Mata Kuliah : Teknik Tenaga Listrik PENGARUH GENERATOR LISTRIK DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI Denny Sindi Pratama Universitas Gunadarma, Jakarta Email : [email protected] Astraksi: Paper ini berkaitan dengan pengaruh generator listrik dalam kehidupan sehari-hari. Dimana generator menjadi salah satu sumber energi listrik pada semua bidang. Khususnya dibidang kelistrikan dan umumnya di semua bidang. Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanikal, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Prinsip kerja generator menggunakan prinsip induksi. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apapun sumber energi mekanik yang lain. Pada generator terdapat arus searah dan arus bolak balik.

Kata Kunci : Generator, Resistansi Dan Reaktansi., Arus Searah Dan Arus Bolak-Balik

I. Pendahuluan Pemakaian generator pada semua bidang sangat diperlukan karena sebagai sumber energi listrik. Dimana generator menjadi salah satu pembangkit listrik yang mudah untuk digunakan. Generator dikenal sebagai pembangkit listrik walau generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Intinya, Generator menghasilkan listrik dimana kita ketahui bahwa listrik merupakan bentuk energi sekunder yang paling praktis penggunaannya oleh manusia, di mana listrik dihasilkan dari proses konversi energi sumber energi primer seperti batu bara, minyak bumi, gas, panas bumi, potensial air dan energi angin. Pada generator terdapat arus bolak balik dan arus searah. Arus bolak balik terjadi karena disearahkan melalui medium komutator dan sikat-sikat., sedangkan generator a-c tidak mempunyai penyearah dan menyalurkan energi listrik bolak-balik (a-c) pada bebannya. Sedangkan, arus searah terjadi karena karena frekuensi dari pembangkitan emf tergantung dari kecepatannya. Hal ini biasanya menunjuk kepada kecepatan sinkron, untuk alasan ini mesin ini sering disebut alternator sinkron atau generator sinkron. Mengingat aksi dari generator

tergantung dari gerak relative konduktor berkenaan dengan kekuatan dari saluran, ini harus jelas bahwa mungkin untuk membangun alternator dengan medan yang tetap dan menggerakkan armature atau dengan armature yang tetap dan medan medan yang bergerak.

Gambar 1. Generator Abad 20 Awal.

Pada 1831-1832 Michael Faraday menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Dia membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek ini, menggunakan cakram tembaga yang berputar antara kutub magnet tapal kuda. Proses ini menghasilkan arus searah yang kecil. Desain alat yang dijuluki cakram Faraday itu tidak efisien dikarenakan oleh aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan magnet. Arus yang diinduksi langsung di bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan cakram tembaga. Generator homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah amat kecilnya tegangan listrik yang dihasilkan alat ini, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetik.

Gambar 2. Cakram Faraday

Pada Gambar 2 mengilustrasikan sebuah cakram yang dibuat oleh faraday untuk mencoba

menghasilkan sumber energi listrik. Salah satu pengembangan yang berhasil ditemukan setelah menggunakan cakram adalah dinamo. Dinamo adalah generator listrik pertama yang mampu mengantarkan tenaga untuk industri, dan masih merupakan generator terpenting yang digunakan pada abad 21. Dinamo menggunakan prinsip elektromagnetisme untuk mengubah putaran mekanik menjadi listrik arus bolak-balik. Dinamo pertama berdasarkan prinsip Faraday dibuat pada 1832 oleh Hippolyte Pixii, seorang pembuat alat Prancis. Alat ini menggunakan magnet permanen yang diputar oleh sebuah "crank". Magnet yang berputar diletakaan sedemikian rupa sehingga kutub utara dan selatannya melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat. Pixii menemukan bahwa magnet yang berputar memproduksi sebuah pulsa arus di kawat setiap kali sebuah kutub melewati "coil". Lebih jauh lagi, kutub utara dan selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan. Dengan menambah sebuah komutator, Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah [1].

Gambar 3. Dinamo

Dinamo berfungsi sebagai sumber energi listrik dalam kehidupan sehari-hari. Misal, pada kipas angin, sepeda motor listrik, dll.

II. Generator Arus Searah Prinsip Kerja Generator Searah Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum Faraday : e = - N d / dt dimana : N : jumlah lilitan : fluksi magnet e : Tegangan imbas, ggl(gaya gerak listrik) Dengan lain perkataan, apabila suau konduktor memotong garis-garis fluksi magnetik yang berubah-ubah, maka ggl akan dibangkitkan dalam konduktor itu. Jadi syarat untuk dapat dibangkitkan ggl adalah : - harus ada konduktor ( hantaran kawat ) - harus ada medan magnetik

- harus ada gerak atau perputaran dari konduktor dalam medan, atau ada fluksi yang berubah yang memotong konduktor itu. Untuk menentukan arah arus pada setiap saat, berlaku pada kaidah tangan kanan : - ibu jari : gerak perputaran - jari telunjuk:medan magnetik kutub u dan s - jari tengah : besaran galvanis tegangan U dan arus I Untuk perolehan arus searah dari tegangan bolak balik, meskipun tujuan utamanya adalah pemabngkitan tegangan searah, tamopak bahwa tegangan kecepatan yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan tegangan bolak-balik. Bentuk gelombang yng berubah-ubah tersebut karenanya harus disearahkan. Untuk mendapatkan arus searah dari arus bolak balik dengan menggunakan - saklar - komutator - dioda Sistem Saklar Saklar berfungsi untuk menghubung-singkatkan ujung-ujung kumparan. Prinsip kerjanya adalah sebagai berikut : Bila kumparan jangkar berputar, maka pada kedua ujung kumparan akan timbul tegangan yang sinusoida. Bila setengan periode tegangan positif saklar di huybungkan, maka tegangan menjadi nol. Dan bila sakalar dibuka lagi akan timbul lagi tegangan. Begitu seterusnya setiap setenganh periode tegangan saklar dihubungkan, maka akan di hailkan tegangan searah gelombang penuh. Sistem Komutator Komutator brfungsi sebagai saklar, yaitu untuk menghubung singkatkan kumparan jangkar. Komutator berupa cincin belah yang dipasang pada ujung kumparan jangkar. Bila kumparan jangkar berputar, maka cincin belah ikut berputar. Karena kumparan berada dalam medan magnet, akan timbul tegangna bolak balik sinusoidal. Bila kumparan telah berputar setengah putaran, sikat akan menutup celah cincin sehingga tegangan menjadi nol. Karena cincin berputar terus, maka celah akan terbuka lagi dan timbul tegangan lagi. Bila perioda tegangan sama dengan perioda perputaran cincin, tegangan yang timbul adalah tegangan arus searah gelombang penuh.

Gambar 3. Efek Komutasi

Sistem Dioda Dioda adalah komponen pasif yang mempunyai sifat-sifat sebagai berikut: - Bila diberi prasikap maju (forward bias) bisa dialiri arus. - Bila diberi prasikap balik (reverse bias) dioda tidak akan dialiri arus. Berdasrakan bentuk gelombang yang dihasilkan, dioda dibagi dalam: - Half wave rectifier (penyearah setengah gelombang) - Full wave rectifier (penyearah satu gelombang penuh) KARAKTERISTIK GENERATOR ARUS SEARAH Medan magnet pada generator dapat dibangkitkan dengan dua cara yaitu : - dengan magnet permanen - dengan magnet remanen Generator listrik dengan magnet permanen sering juga disebut magneto dynamo. Karena banyak kekurangannya, maka sekarang jarang digunakan. Sedangkan generator dengan magnet remanen menggunakan medan magnet listrik, mempunyai kelebihan-kelebihan yaitu : - Medan magnet yang dibangkitkan dapat diatur Pada generator arus searah berlaku hubungan-hubungan sebagai berikut : Ea = z n P / 60 a Volt

Dimana: Ea = ggl yang dibangkitkan pada jangkar generator = fluks per kutub z = jumlah penghantar total n = kecepatan putar a = jumlah hubungan pararel Bila zP/60a = c(konstanta), maka : Ea = cn Volt

Berdasarkan cara memberikan fluks pada kumparan medannya, generator arus searah dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu: 1. Generator berpenguatan bebas Generator tipe penguat bebas dan terpisah adalah generator yang lilitan medannya dapat dihubungkan ke sumber dc yang secara listrik tidak tergantung dari mesin. Tegangan searah yang dipasangkan pada kumparan medan yang mempunyai tahanan Rf akan menghasilkan arus If dan menimbulkan fluks pada kedua kutub. Tegangan induksi akan dibangkitkan pada generator.

Jika generator dihubungkan dengan beban, dan Ra adalah tahanan dalam generator, maka hubungan yang dapat dinyatakan adalah: Vf = If Rf Ea = Vt + Ia Ra Besaran yang mempengaruhi kerja dari generator : - Tegangan jepit (V) - Arus eksitasi (penguatan) - Arus jangkar (Ia) - Kecepatan putar (n) 2. Generator berpenguatan sendiri (a) Generator searah seri

Vt = Ia Ra Ea = Ia (Ra + Rf) + Vt + Vsi (b) Generator Shunt

Vt = If Rf Ea = Ia Ra + Vt + Vsi