Prinsip Kerja Generator DC

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis berupa gerak rotasi dari premover menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC/arus searah. Generator DC mempunyai beberapa jenis dilihat dari rangkaian belitan magnet dan juga penguat eksitasinya terhadap jangkar (armature)

Secara umum, Generator DC terdiri dari 3 bagian utama, yaitu: 

1. Stator, adalah bagian yang diam, di mana terdapat lilitan medan (field) atau lebih dikenal dengan nama Eksitasi. Berfungsi sebagai tempat pembangkitan medan magnet
2. Rotor, adalah bagian yang berputar, di mana terdapat lilitan jangkar (Armature) atau angker, Berfungsi sebagai tempat pembangkitan tegangan induksi GGL
3. Komutator, adalah alat yang mengubah tegangan arus bolak-balik menjadi arus searah

Pembangkitan energi listrik yang berasal dari konversi energi mekanis, menggunakan prinsip-prinsip hukum Faraday, tentang induksi magnet. Farady dan Lenz mengatakan bahwa tegangan induksi yang dibangkitkan adalah perubahan fluksi magnet setiap satuan waktu.

Mekanisme Kerja Generator:

1. Bila kumparan medan diberikan tegangan arus searah DC, maka akan dihasilkan medan magnet pada kumparan tersebut
2. Kemudian kumparan medan tersebut diputar oleh penggerak mula (turbin), maka medan magnet yang terjadi akan memotong konduktor yang terdapat kumparan jangkar
3. Sehingga akan terjadi tegangan ggl yang diinduksikan pada kumparan jangkar, sebesar e dan frekuensinya sebesar f:

Keterangan:

e = ggl induksi (Volt)
N = jumlah lilitan
p = jumlah kutub
𝜑 = fluksi magnet (Wb)
t = waktu
n = kecepatan sinkron
f = frekuensi (Hz)

Pada dasarnya generator konvensional (Generator berputar) menghasilkan tegangan arus bolak-balik atau AC. Untuk mengubah menjadi tegangan DC, diperlukan suatu sistem, yaitu:

1. Sistem Eksitasi dengan sikat (Brush)
2. Sistem Eksitasi tanpa sikat (Brushless)

Sistem Eksitasi Dengan Sikat (Brush)

Menggunakan Komutator dan Sikat, untuk mengubah tegangan AC menjadi DC. Komutator adalah suatu alat berupa cincin belah. Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator berupa dua cincin (ini disebut cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 1(a). maka dihasilkan listrik AC berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin, seperti ditunjukkan Gambar 1(b). dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif

Gambar 1(a). Sistem eksitasi dengan komutator berupa dua cincin

Gambar 1(b). Sistem eksitasi dengan komutator berupa satu cincin dengan dua belahan

Sistem Eksitasi Tanpa Sikat (Brushless)

Menggunakan rangkaian penyearah untuk mengubah tegangan AC menjadi Tegangan DC, seperti ditunjukkan Gambar 2.

Gambar 2. Sistem eksitasi dengan rangkaian penyearah (rectifier)

Pengaruh Jumlah Konduktor Stator

Tegangan induksi pada generator dipengaruhi oleh jumlah konduktor pada stator. Semakin banyak jumlah konduktor pada stator semakin besar tegangan induksi yang dibangkitkan. Jumlah konduktor pada stator dipengaruhi oleh konstruksi dan tipe belitan stator. 

Terdapat 2 jenis tipe belitan stator, yaitu: 

1. Tipe Gelombang (wave)
2. Tipe Gelung (lap)

Share this post