Dari persamaan 2.15 dapat ditentukan besarnya nilai rapat medan magnetik dangan persaman sebagai berikut :
2.16 dengan
adalah gradien dari grafik hubungan kecepatan anguler terhadap tegangan.
C. Generator Sinkron
Generator arus bolak-balik AC atau disebut dengan alternator adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mengkonversi enegi mekanik gerak menjadi
enrgi listrik elektrik dengan perantara induksi magnetik. Perubahan energi ini terjadi karena adanya perubahan medan magnet B pada kumparan tempat
terbangkitnya tegangan pada generator. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan
jumlah putaran medan magnet pada lilitan. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan
kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Frekuensi dalam hertz adalah sama seperti laju rotor dalam putaran
perdetik, yakni, frekuensi listrik tersebut disinkronisasikan dengan laju mekanis. Inilah alasannya mengapa mesin ini sering dinamakan mesin sinkron. Misalnya
sebuah mesin sinkron berkutub dua harus berputar pada 3600 rmin untuk menghasilkan sebuah tegangan 60 Hz.
Bila sebuah mesin mempunyai lebih dari dua kutub, maka seringkali akan memudahkan dengan memusatkan perhatian pada sepasang kutub tunggal dan
dengan mengenal kondisi listrik, kondisi magnetik, dan kondisi mekanis yang
diasosiasikan dengan tiap-tiap pasangan kutub lainnya adalah pengulangan kodisi- kondisi untuk pasangan yang ditinjau.
Satu pasangan kutub dalam sebuah mesin berkutub p atau siklus distribusi fluks menyamai 360 derajat listrik atau 2π radian listrik. Karena ada p2 panjang
gelombang lengkap atau siklus satu putaran lengkap, maka diperoleh 2.17
dengan θ adalah sudut dalam satuan listrik dan adalah sudut mekanis. Maka
frekuensi gelombang tegangan adalah 2.18
dengan n adalah laju mekanis dalam putaran per menit dan n60 adalah laju dalam putaran per detik. F
rekuensi radian dari gelombang tegangan adalah 2.19
dengan adalah laju mekanis dalam radian per detik [Fitzgerald, 1985].
D. Kontruksi Generator Sinkron
Secara umum kontruksi generator sinkron terdiri dari stator bagian yang diam dan rotor bagian yang bergerak. Generator sinkron memiliki celah antara
stator dan rotor yang berfungsi sebagai tempat terjadinya fluks atau induksi energi listrik dari rotor ke stator.
Adapun kontruksi generator AC adalah sebagai berikut: 1.
Rangka stator terbuat dari akrilik, yang merupakan rumah stator tersebut.
2. Stator memiliki alur-alur sebagai tempat meletakan lilitan. Lilitan
berfungsi sebagai tempat ggl induksi.
3. Rotor, pada bagian ini terdapat kutub-kutub magnet.
D.1 Stator
Stator merupakan bagian yang diam dan merupakan gulungan kawat penghantar yang disusun sedemikian rupa dan ditempatkan pada alur-alur akrilik.
Pada penghantar tersebut adalah tempat terbentuknya ggl induksi yang diakibatkan dari medan magnet putar dari rotor.
D.2 Rotor
Rotor merupakan bagian yang bergerak. Rotor berfungsi untuk membangkitkan medan magnet sehingga menghasilkan tegangan kemudian akan
diinduksikan ke stator. Rotor pada generator juga berfungsi sebagai tempat magnet yang disusun pada alur-alur akrilik.
D.3 Jumlah Kutub
Jumlah kutub pada generator sinkron mempengaruh kecepatan rotasi dan frekuensi. Pada generator sinkron jumlah kutub mempengaruhi besarnya frekuensi
kerja putaran rotor. Semakin banyak kutub maka semakin kecil putaran yang diperlukan rotor untuk menghasilkan tegangan tertentu. Bahwa hubungan antara
kecepatan putar medan magnet pada mesin dengan frekuensi elektrik : 2.20
dengan f adalah frekuensi tegangan induksi [Hz], p adalah jumlah kutub pada rotor dan n adalah kecepatan rotor [rmin].
Misalnya, diinginkan generator berputar pada kecepatan putar 200 rpm dan dihasilkan listrik dengan frekuensi 60 Hz, dapat ditentukan jumlah kutub sebagai
berikut
=120x60200 =36 kutub, atau 18 pasang kutub utara dan selatan
E. Reaktansi Sinkron Magnet Permanen Setara Generator AC
