BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian
Generator merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik melalui medium medan magnet. Bagian utama generator terdiri dari stator
dan rotor. Stator merupakan bagian generator yang diam sedangkan rotor merupakan
bagian generator yang berputar. Generator memiliki jenis yang bermacam-macam. Bedasarkan jenis arus yang dihasilkan, generator dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu
Generator DC dan Generator AC.
2.2 Konversi Energi Elektromagnet Melalui medium medan magnet bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi energi listrik. Hal tersebut berlangsung melalui alat konversi yang disebut generator. Medan magnet sangat berperan penting dalam proses konversi energi elektromagnet. (Zuhal, 1991:1) Prinsip dasar yang menunjukan bagaimana medan magnet berfungsi dalam proses konversi: 1.
Suatu konduktor yang mengalirkan listrik akan menghasilkan medan magnet disekitar konduktor tersebut. (Zuhal, 1991:1) B = μH .............................................................. (2.1) Dengan: B
= Kerapatan Fluks (Wb/m2)
μ
= Permeabilitas (H/m)
H
= Kuat medan (A/m)
4
2.
Medan magnet yang berubah-ubah terhadap waktu akan menginduksikan tegangan pada suatu belitan kumparan. Hal ini merupakan prinsip kerja dari transformator. (Zuhal, 1991:1)
e=
Dengan: e
................................................................ (2.2)
= Tegangan Induksi (Volt)
d
dt = Perubahan Waktu (s) 3.
= Perubahan Fluksi (Wb)
Suatu konduktor yang digerakan memotong medan magnet maka pada konduktor
tersebut akan timbul tegangan induksi. Hal ini merupakan prinsip kerja dari
generator. (Zuhal, 1991:1) e = Blv .............................................................. (2.3) Dengan: e
4.
= Tegangan Induksi (Volt)
B
= Kerapatan Fluks (Wb/m2)
l
= Panjang Konduktor (m)
v
= Kecepatan (m/s)
Suatu konduktor yang mengalirkan listrik berada pada area medan magnet akan menimbulkan gaya pada konduktor tersebut. Hal ini merupakan prinsip kerja dari motor. (Zuhal, 1991:1) F = BIL ........................................................ (2.4) Dengan: F
= Gaya (N)
B
= Kerapatan Fluks (Wb/m2)
I
= Arus (A)
L
= Panjang suatu konduktor (m)
5
2.3 Medan magnet dan Medan Listrik Gambar 2.1. Proses timbulnya medan magnet (soerya.surabaya.go.id)
Medan magnet terbentuk dari gerakan elektron. Arus listrik yang mengalir melalui
suatu konduktor merupakan aliran elektron. Sehingga di sekitar konduktor tersebut akan timbul medan magnet. Medan magnet mempunyai arah, kerapatan dan intensitas yang digambarkan sebagai garis-garis fluks dan dinyatakan dalam simbol Ø (fluks) dengan
satuan weber. (Zuhal, 1991:2)
Gambar 2.2. Medan Listrik (id.wikipedia.org)
Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik seperti elektron. Muatan listrik dapat bernilai negatif, nol dan positif. Apabila pada setiap titik di sekitar muatan dihitung medan listriknya dan digambarkan vektor-vektornya, akan terlihat garis-garis yang saling berhubungan, yang disebut sebagai garis-garis medan listrik. Tanda muatan akan menentukan arah garis-garis medan listrik. (id.wikipedia.org)
Muatan positif (+) akan menyebabkan garis-garis medan listrik mempunyai arah keluar dari muatan.
Muatan negatif (-) akan menyebabkan garis-garis medan listrik mempunyai arah masuk ke muatan
Muatan nol ( ) tidak menyebabkan adanya garis-garis medan listrik.
6
2.4 Kondisi Tanpa Beban Pada kondisi tanpa beban, generator hanya membangkitkan tegangan induksi Eo sehingga tegangan terminal Vt sama dengan tegangan induksi. Tegangan ini dapat
dijadikan tegangan acuan tegangan keluaran generator. ....................................................... (2.5)
= Tegangan Induksi (Volt)
Dengan: n
= Putaran Singkron (rpm) = Fluks (Wb)
= konstanta mesin
= Tegangan terminal (Volt)
2.5 Kondisi Berbeban Pada kondisi berbeban, generator akan mengalami tegangan drop sehingga tegangan terminal yang terukur akan lebih kecil dari tegangan induksi. Semakin besar beban generator maka semakin besar tegangan jatuh. Tegangan jatuh terjadi anatara lain karena tahanan jangkar, reaktansi bocor dan reaksi jangkar. .............................................................. (2.6) Dengan:
= Tegangan Induksi (Volt) Vd
= Tegangan jatuh (Volt) = Tegangan terminal (Volt)
2.6 Daya Maksimum Daya maksimum dapat diartikan daya keluaran maksimum generator yang dapat diberikan pada beban. Apabila daya beban lebih kecil, maka kebutuhan beban dapat terpenuhi. Untuk mendapatkan Vo dapat dilakukan dengan cara pengujian beban nol. Sedangkan untuk mendapatkan Ihs dapat dilakukan dengan cara pengujian hubung singkat. .................................................. (2.7) Dengan:
= Daya maksimal (W) Vo
= Tegangan beban nol (Volt) = Arus hubung singkat (Ampere)
7
2.7 Efisiensi Efisiensi generator dapat diartikan sebagai perbandingan anatara daya input dan output generator.
.................................................................... (2.8)
Dengan:
Pout
= Daya keluaran (W)
Pin
= Daya masuk (W) = Efisiensi (%)
Pin generator adalah daya mekanik untuk memutar poros generator. Untuk
mengetahui besar daya yang dibutuhkan dapat dilakukan dengan cara penganalogian, yaitu dengan cara mengkopel generator dengan sebuah motor.
........................................ (2.9)
Dengan:
Pin
= Daya masukan generator (W)
Vm
= Tegangan motor (Volt)
Im
= Arus motor (Ampere)
Pm rugi-rugi
= Rugi total motor (W)
Pout generator adalah daya listrik yang dihasilkan. Untuk mengetahui besar daya yang dihasilkan, dinamo harus dibebebani sehingga Pout dapat dihitung. ..................................................... (2.10) Dengan:
Pout
= Daya masukan generator (W)
Vt
= Tegangan generator (Volt)
Ib
= Arus generator (Ampere)
Pada kenyataannya, Pout selalu lebih kecil dari Pin. Hal tersebut terjadi arena adanya rugi-rugi daya pada dinamo, antara lain rugi tembaga, rugi besi dan mekanik. ...................................... (2.11) Dengan:
Prugi-rugi
= Rugi total (W)
Pt
= Rugi tembaga (W)
Pb
= Rugi besi (W)
Pmk
= Rugi mekanik (W) 8
