GENERATOR ARUS SEARAH

PRINSIP KERJA GENERATOR ARUS SEARAH

Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum Faraday 

                  e  = - N df/ dt

dimana :                   

  N  : jumlah lilitan

  f   : 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

Meskipun tujuan utamanya adalah pemabngkitan tegangan  searah, tampak bahwa tegangan kecepatan yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan tegangan bolak-balik. Bentuk gelombang yang berubah-ubah tersebut karenanya harus disearahkan.

Untuk mendapatkan arus searah dari arus bolak balik dengan menggunakan :

- saklar

- komutator

- dioda

SISTEM SAKLAR

Saklar berfungsi untuk menghubungsingkatkan 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 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 permanen menggunakan medan magnet listrik, mempunyai kelebihan-kelebihan yaitu :

-         Medan magnet yang dibangkitkan dapat diatur

 Pada generator arus searah berlaku hubungan-hubungan sebagai berikut :

Ea = f z n P / 60 a  Volt

Dimana:

     Ea = ggl yang dibangkitkan pada jangkar generator

f        = fluks per kutub

z    = jumlah penghantar total

n    = kecepatan putar

a    = jumlah hubungan pararel

Bila  zP/60a  = c(konstanta), maka :

Ea = cnf   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 R_f akan menghasilkan arus I_f dan menimbulkan fluks pada kedua kutub. Tegangan induksi akan dibangkitkan pada generator.

2.      Generator berpenguatan sendiri

Jika generator dihubungkan dengan beban, dan R_a adalah tahanan dalam generator, maka hubungan yang dapat dinyatakan adalah:

      V_f = I_f R_f

      E_a = V_t + I_a R_a

Besaran yang mempengaruhi kerja dari generator :

-         Tegangan jepit (V)

-         Arus eksitasi (penguatan)

-         Arus jangkar (Ia)

-         Kecepatan putar (n)

 

(a)     Generator searah seri

        

V_t = I_a R_a

E_a = I_a (R_a + R_f) + V_t + <V_si

(b)     Generator Shunt

        

V_t = I_f R_f

E_a = I_a R_a + V_t + <V_si

Pada generator shunt, untuk mendapatkan penguatan sendiri diperlukan :

-         Adanya sisa magnetik pada sistem penguat

-         Hubungan dari rangkaian medan pada jangkar harus sedemikian, hingga arah medan yang terjadi, memperkuat medan yang sudah ada.

      Mesin shunt akan gagal membangkitkan tegangannya kalau:

-         Sisa magnetik tidak ada.

Misal: pada mesin-mesin baru. Sehingga cara memberikan sisa magnetik adalah pada generator shunt dirubah menjadi generator berpenguatan bebas atau pada generator dipasang pada sumber arus searah, dan dijalankan sebagai motor shunt dengan polaritas sikat-sikat dan perputaran nominal

      -    Hubungan medan terbalik,

 karena generator diputar oleh arah yang    salah dan dijalanksalahan, sehingga /’;[p-0arus  medan tidak memperbesar nilai fluksi. Untuk memperbaikinya dengan hubungan-hubungan perlu diubah dan diberi kembali sisa magnetik, seperti cara untuk memberikan sisa magnetik                                                                   

 .

      -     Tahanan rangkaian penguat terlalu besar.

Hal ini terjadi misalnya pada hubungan terbuka dalam rangkaian medan, hingga Rf tidak berhingga atau tahanan kontak sikat terlalu besar atau komutator kotor.          

3.  Generator kompon

Generator kompon merupakan 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 melawan medan shunt 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.

 (a)     Kompon panjang

       

  

I_a = I_f1 = I_L + I_f2

E_a = V_t + I_a(R_a + R_f1) + <V_si

(b)     Kompon pendek

        

 I_a = I_f1 + I_f2 = I_L + I_f2

E_a = V_t + I_LR_f1 + I_aR_a + <V_si