PRINSIP KERJA GENERATOR DC DUA ARAH
TugasTeknikTenagaListrik
PRINSIP KERJA
GENERATOR
ARUS SEARAH (DC)
O
L
E
H
TEUKU MUHAMMAD IQBAL
073001300115
FTKE - PERTAMBANGAN
PRINSIP KERJA GENERATOR DC
Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 1
Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.
Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan
medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi.
Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan
(c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh
penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan menghasilkan tegangan
induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar
pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.
Gambar 3. Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut
juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 3.(1), maka dihasilkan listrik AC
(arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 2
komutator satu cincin Gambar 3.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC
dengan dua gelombang positif.
• Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah
komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.
• Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan
banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).
PRINSIP KERJA SUATU GENERATOR ARUS SEARAH BERDASARKAN HUKUM
FARADAY :
e=-N
dimana :
N : jumlah lilitan
f : fluksi magnet
e : Tegangan imbas, ggl (gaya gerak listrik)
Dengan lain perkataan, apabila suau konduktor memotong garis-garisfluksi magnetik yang
berubah-ubah, maka ggl akan dibangkitkan dalamkonduktor 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, atauada fluksi yang
berubah yang memotong konduktor itu.
Untuk menentukan arah arus pada setiap saat, berlaku pada kaidah tangankanan :
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 pemabangkitan tegangan searah, tampak bahwa tegangan kecepatan
yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 3
Dasar Perhitungan1.
Perhitungan GGL generator DCBerdasarkan hukum Imbas dari faraday yakni
apabila lilitan penghantar atau konduktor di putar memotong garis ± garis gayamedan
magnet yang diam, atau lilitan penghantardiam di potong olehgaris ± garis gaya medan
magnet yang berputar maka penghantar tersebut timbul EMF (elektro motoris force) atau
GGL( gaya gerak listrik) atau tegangan industry.
EMF yang di bangkitkan pada penghantar jangkar adalah tegangan bolak ± balik.
Tegangan bolak ± balik tersebut kemudian di searah oleh komutator.
Persamaan umum tegangan yang di bangkitkan oleh DC.
Eₐ= Tegangan yang di bangkitkan dalam volt
= fluks / kutub dalam Maxwell
P = Banyaknya kutub.
N = kecepatan putaran jangkar / menit
Z = Jumlah penghantar jangkar
a= Jumlah hubungan parallel dalam jangkar.
Sehingga besarnya medan magnet yang di bangkitkan dapat di ketahuimelalui persamaan
Dimana :
Eₐ= Tegangan yang di bangkitkan dalam volt
= fluks / kutub dalam Maxwell
P = Banyaknya kutub.
N = kecepatan putaran jangkar / menit
Z = Jumlah penghantar jangkar
a= Jumlah hubungan parallel dalam jangkar
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 4
CARA KERJA MASING-MASING SETIAP BLOK
• Generator Penguat Terpisah
Energi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur melalui
pengaturan tegangan eksitasi. Pengaturan dapat dilakukan secara elektronik atau
magnetik. Generator ini
bekerja dengan catu daya DC dari luar yang dimasukkan
melalui belitan F1-F2.
Penguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan output generator yang
konstan dari terminal rotor A1-A2. Karakteristik tegangan V relatif konstan dan tegangan
akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya
• Generator Shunt
Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2).
Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan
magnet stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan
yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya.
Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser.
Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan
tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya.
Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak
akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau
rotor terhubungsingkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan
oleh generator tersebut.
• Generator Kompon
Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang
sama.Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat
seri. Diagram rangkaian generator kompon ditunjukkan pada Gambar 12. Pengatur medan
magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.
KERJA PARAREL GENERATOR ARUS SEARAH
Untuk memberi tenaga pada suatu beban kadang-kadang diperlukan kerja pararel dari
dua atau lebih generator. Pada penggunaan beberapa buah mesin perlu dihindari terjadinya
beban lebih pada salah satu mesin. Kerja pararel generator juga diperlukan untuk meningkatkan
efisiensi yang besar pada perusahaan listrik umum yang senantiasa memerlukan tegangan yang
konstan. Untuk hal-hal yang khusus sering dynamo dikerrjakan pararel dengan aki, sehingga
secara teratur dapat mengisi aki tesebut.
Tujuan kerja pararel dari generator adalah :
- Untuk membantu mengatasi beban untuk manjaga jangan sampai mesin dibebani lebih.
- Jika satu mesin dihentikan akan diperbaiki karena ada kerusakan, maka harus ada mesin
lain yang meueruskan pekerjaan. Jadi untuk menjamin kontinuitas dari penyediaan tenaga
listrik.
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 5
ANIMASI
Construction of DC Generator
http://www.youtube.com/watch?v=gW45N2WpD64
Principle of Operation of a DC Generator
http://www.youtube.com/watch?v=Jh167TEECBk
Cara Kerja Motor dc dan Generator dc
http://www.youtube.com/watch?v=wx4kOy8URmg
Pergerakan Motor DC
http://www.youtube.com/watch?v=Q_RspAwbnJY
TEUKU MUHAMMAD IQBAL
073001300115
FTKE - PERTAMBANGAN
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 6
PRINSIP KERJA
GENERATOR
ARUS SEARAH (DC)
O
L
E
H
TEUKU MUHAMMAD IQBAL
073001300115
FTKE - PERTAMBANGAN
PRINSIP KERJA GENERATOR DC
Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 1
Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.
Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan
medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi.
Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan
(c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh
penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan menghasilkan tegangan
induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar
pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.
Gambar 3. Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut
juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 3.(1), maka dihasilkan listrik AC
(arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 2
komutator satu cincin Gambar 3.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC
dengan dua gelombang positif.
• Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah
komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.
• Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan
banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).
PRINSIP KERJA SUATU GENERATOR ARUS SEARAH BERDASARKAN HUKUM
FARADAY :
e=-N
dimana :
N : jumlah lilitan
f : fluksi magnet
e : Tegangan imbas, ggl (gaya gerak listrik)
Dengan lain perkataan, apabila suau konduktor memotong garis-garisfluksi magnetik yang
berubah-ubah, maka ggl akan dibangkitkan dalamkonduktor 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, atauada fluksi yang
berubah yang memotong konduktor itu.
Untuk menentukan arah arus pada setiap saat, berlaku pada kaidah tangankanan :
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 pemabangkitan tegangan searah, tampak bahwa tegangan kecepatan
yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 3
Dasar Perhitungan1.
Perhitungan GGL generator DCBerdasarkan hukum Imbas dari faraday yakni
apabila lilitan penghantar atau konduktor di putar memotong garis ± garis gayamedan
magnet yang diam, atau lilitan penghantardiam di potong olehgaris ± garis gaya medan
magnet yang berputar maka penghantar tersebut timbul EMF (elektro motoris force) atau
GGL( gaya gerak listrik) atau tegangan industry.
EMF yang di bangkitkan pada penghantar jangkar adalah tegangan bolak ± balik.
Tegangan bolak ± balik tersebut kemudian di searah oleh komutator.
Persamaan umum tegangan yang di bangkitkan oleh DC.
Eₐ= Tegangan yang di bangkitkan dalam volt
= fluks / kutub dalam Maxwell
P = Banyaknya kutub.
N = kecepatan putaran jangkar / menit
Z = Jumlah penghantar jangkar
a= Jumlah hubungan parallel dalam jangkar.
Sehingga besarnya medan magnet yang di bangkitkan dapat di ketahuimelalui persamaan
Dimana :
Eₐ= Tegangan yang di bangkitkan dalam volt
= fluks / kutub dalam Maxwell
P = Banyaknya kutub.
N = kecepatan putaran jangkar / menit
Z = Jumlah penghantar jangkar
a= Jumlah hubungan parallel dalam jangkar
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 4
CARA KERJA MASING-MASING SETIAP BLOK
• Generator Penguat Terpisah
Energi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur melalui
pengaturan tegangan eksitasi. Pengaturan dapat dilakukan secara elektronik atau
magnetik. Generator ini
bekerja dengan catu daya DC dari luar yang dimasukkan
melalui belitan F1-F2.
Penguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan output generator yang
konstan dari terminal rotor A1-A2. Karakteristik tegangan V relatif konstan dan tegangan
akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya
• Generator Shunt
Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2).
Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan
magnet stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan
yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya.
Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser.
Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan
tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya.
Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak
akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau
rotor terhubungsingkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan
oleh generator tersebut.
• Generator Kompon
Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang
sama.Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat
seri. Diagram rangkaian generator kompon ditunjukkan pada Gambar 12. Pengatur medan
magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.
KERJA PARAREL GENERATOR ARUS SEARAH
Untuk memberi tenaga pada suatu beban kadang-kadang diperlukan kerja pararel dari
dua atau lebih generator. Pada penggunaan beberapa buah mesin perlu dihindari terjadinya
beban lebih pada salah satu mesin. Kerja pararel generator juga diperlukan untuk meningkatkan
efisiensi yang besar pada perusahaan listrik umum yang senantiasa memerlukan tegangan yang
konstan. Untuk hal-hal yang khusus sering dynamo dikerrjakan pararel dengan aki, sehingga
secara teratur dapat mengisi aki tesebut.
Tujuan kerja pararel dari generator adalah :
- Untuk membantu mengatasi beban untuk manjaga jangan sampai mesin dibebani lebih.
- Jika satu mesin dihentikan akan diperbaiki karena ada kerusakan, maka harus ada mesin
lain yang meueruskan pekerjaan. Jadi untuk menjamin kontinuitas dari penyediaan tenaga
listrik.
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 5
ANIMASI
Construction of DC Generator
http://www.youtube.com/watch?v=gW45N2WpD64
Principle of Operation of a DC Generator
http://www.youtube.com/watch?v=Jh167TEECBk
Cara Kerja Motor dc dan Generator dc
http://www.youtube.com/watch?v=wx4kOy8URmg
Pergerakan Motor DC
http://www.youtube.com/watch?v=Q_RspAwbnJY
TEUKU MUHAMMAD IQBAL
073001300115
FTKE - PERTAMBANGAN
073.13.115 Teuku M. Iqbal | 6