AC,DC,GENERATOR AC DAN GENERATOR DC

  KELOMPOK 3

AC,DC,GENERATOR AC DAN GENERATOR DC Disusun oleh :

  1. Eli Rahmawati Kusumah (11)

  2. Ika Diani (20) 3.

  Irma Lovita (21)

  

4. Pramesthi Dewi Kusumaningrum (29)

  5. Safitri Dwi Martanti (32) 6.

  Tyas Ajeng Retnaningrum (35)

  Arus Listrik Bolak-

balik (AC) Pengertian AC : 

  AC atau Alternating Current = Arus bolak-balik .

   imana besarnya dan

  arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik.

   Kutub-kutubnya berganti-ganti.

  Ketika mengalir pada kawat berbolak- balik dari A ke B, B menjadi positif dan A menjadi negatif, begitu seterusnya.

  

  Arah arus AC yang mengalir tidak berubah-ubah dengan waktu.

  

  Bentuk gelombangnya : sinusoida, karena ini yang memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien.

  

  Gelombang sinus (analog) mewakili gelombang untuk satu frekuensi saja.

  

  Gelombang ini mengikuti fungsi y= sin(x) (y= amplitudo/besar simpangan, x adalah waktu).

  

Gambar :

  

  Bentuk gelombang yang lain : segitiga (triangular wave) atau segi empat (square wave).

  

  Gelombang segitiga biasanya digunakan sebagai tegangan sweep (naik secara periodik) contoh penggunaannya digunakan sebagai komponen pembanding tegangan yang sedang diukur pada rangkaian konverter analog ke digital.

• Gambar :

  

  Gelombang segiempat atau square wave merupakan jumlah harmonic frekuensi gelombang sinus ditambah dengan komponen tegangan searah dan digunakan sebagai clock untuk rangkaian digital.

  

  Gambar :

   AC Dalam kehidupan sehari-hari : penerangan rumah dan keperluan rumah tangga lainnya seperti menjalankan kipas angin, setrika, dan lain-lain.

   Contoh listrik bolak-balik yang lain, misalnya sinyal-sinyal yang disalurkan melalui kabel, yang juga merupakan listrik arus bolak-balik. Di

dalam aplikasi-aplikasi ini, tujuan utama

yang paling penting adalah pengambilan informasi yang termodulasi atau terkode di dalam sinyal arus bolak-balik tersebut.

  

  Listrik arus bolak-balik ini dihasilkan oleh sumber pembangkit ang dinamakan Generator Arus

  Bolak-balik yang terdapat pada pusat-

  pusat pembangkit tenaga listrik

   Apa kelebihan AC dibandingkan DC?

  Kelebihannya adalah pada pengangkutan listrik jarak jauh.

  Misalnya bagaimana cara menyampaikan listrik yang dihasilkan oleh PLTA Saguling utuk sampai ke rumah kita di kota

• Gambar rangkaian AC:

  Sumber : 

  



  

   www.wikipedia.org/wiki/Arus_bolak- balik

  

  Arus Listrik Searah

(DC)

  

  Arus searah atau dalam bahasa bakunya disebut Direct Current atau Arus AC. Kalau kita perhatikan lampu penerangan yang terdapat pada kendaraan bermotor, sumber listriknya tidak lain berasal dari battery atau akumulator (accu).

  

  Battery adalah termasuk sumber listrik yang dapat menghasilkan tegangan listrik arus searah (DC).

  

  Dengan perkembangan tekologi elektronika saat ini, listrik arus searah (DC) dapat dihasilkan dengan cara merubah arus bolak balik (AC) menjadi arus searah (DC) dengan menggunakan suatu alat yang disebut dengan power supply atau adaptor, alat ini fungsinya sama denga trafo charger yang terdapat pada handphone.

  

  Salah satu dari rangkaian power supply ini adalah seperti pada gambar berikut ini:

   Arus searah direct current atau DC) adalah alirapotensialnya lebih rendah. . Arus searah biasanya mengalir pada sebuah walaupun mungkin saja arus searah mengalir pada _

  Arus searah dulu dianggap sebagai arus positif yang

mengalir dari ujung positif sumber arus listrik ke ujung

negatifnya. Pengamatan-pengamatan yang lebih baru menemukan bahwa sebenarnya arus searah merupakan

arus negatif (elektron) yang mengalir dari kutub negatif

ke kutub positif. Aliran elektron ini menyebabkan terjadinya lubang-lubang bermuatan positif, yang "tampak" mengalir dari kutub positif ke kutub negatif.

   Penyaluran tenaga listrik komersil yang pertama (yang dibuat oleh

di akhir abad ke 19) menggunakan listrik

arus searah. Karena listrik arus bolak-balik lebih mudah digunakan dibandingkan dengan listrik arus searah untuk transmisi (penyaluran) dan pembagian tenaga

listrik, di zaman sekarang hampir semua

transmisi tenaga listrik menggunakan listrik arus bolak-balik.

  Sumber

  

  Hampir semua tenaga listrik yang dipergunakan saat ini bekerja pada sumber tegangan bolak balik (ac), karenanya, generator ac adalah alat

  yang paling penting untuk menghasilkan tenaga listrik.

  

  Generator ac umumnya disebut

  alternator, bervariasi ukurannya

sesuai dengan beban yang akan

disuplai.

  Contoh :  alternator pada PLTA mempunyai

  ukuran yang sangat besar, membangkitkan ribuan kilowatt pada tegangan yang sangat tinggi.

   alternator di mobil, yang sangat kecil sebagai perbandingannya.

  Beratnya hanya beberapa kilogram dan menghasilkan daya sekitar 100 hingga 200 watt, biasanya pada tegangan 12 volt.

  Dasar-dasar Generator AC : 

  Berapapun ukurannya, semua generator listrik, baik ac maupun dc,

  bergantung kepada prinsip induksi magnet.

  

  EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari (1) kumparan yang memotong medan magnet, atau (2) medan magnet yang memotong sebuah kumparan.

  

  Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet, tegangan akan diinduksikan dalam konduktor.

  

  Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah armature.

  

  Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet, semua generator haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator.

Tipe Generator AC : ROTATING-ARMATURE ALTERNATOR

   Alternator armature bergerak (rotating-armature alternator) mempunyai konstruksi yang sama dengan generator dc yang mana

armature berputar dalam sebuah medan

magnet stasioner.

   Pada generator dc, emf dibangkitkan dalam belitan armature dan dikonversikan dari ac ke dc dengan menggunakan

  

  Pada alternator, tegangan ac yang dibangkitkan tidak diubah menjadi dc dan

  

  diteruskan kepada beban dengan menggunakan slip ring.

  

  Armature yang bergerak dapat dijumpai pada alternator untuk daya rendah dan umumnya tidak digunakan untuk daya listrik dalam jumlah besar.

   Alternator medan berputar

  mempunyai belitan armature yang stasioner dan sebuah belitan medan yang berputar.

  

  Keuntungan menggunakan system

  belitan armature stasioner adalah

  bahwa tegangan yang dihasilkan dapat dihubungkan langsung ke beban.

  

  Jenis armature berputar memerlukan slip ring dan sikat untuk menghantarkan arus dari armature ke beban.

   Armature, sikat dan slip ring sangat sulit untuk

diisolasi, dan percikan bunga api dan hubung

_ singkat dapat terjadi pada tegangan tinggi.

  Karenanya, alternator tegangan tinggi biasanya menggunakan jenis medan

berputar. Karena tegangan yang dikenakan

pada medan berputar adalah tegangan searah yang rendah, problem yang dijumpai pada _ tegangan tinggi tidak terjadi.

  Armature stasioner, atau stator, pada alternator jenis ini mempunyai belitan yang dipotong oleh medan putar (rotating magnetic field).

  

  Tegangan yang dibangkitkan pada armature sebagai hasil dari aksi potong ini adalah tegangan ac yang akan dikirimkan kepada beban.

  

  Stator terdiri dari inti besi yang dilaminasi dengan belitan armature yang melekat pada inti ini.

  Fungsi-Fungsi Komponen Alternator : 

  Secara umum generator ac medan berputar terdiri atas sebuah alternator dan sebuah generator dc kecil yang dibangun dalam satu unit. Keluaran dari alternator merupakan tegangan ac untuk menyuplai beban dan generator dc dikenal sebagai exciter untuk menyuplai arus searah bagi medan

  Gambar generator ac dan schematic-nya

   Exciter adalah sebuah generator dc eksitasi sendiri dengan belitan shunt.

  Medan exciter menghasilkan intensitas fluks magnetic antara kutub-kutubnya.

  Ketika armature exciter berotasi dalam fluks medan exciter, tegangan diinduksikan dalam belitan armature exciter. Keluaran dari komutator exciter dihubungkan melalui sikat dan slip ring ke medan alternator.

  

  Karena arusnya adalah arus searah, maka arus selalu mengalir dalam satu arah melalui medan alternator. Sehingga, medan magnet dengan polaritas tetap selalu terjadi sepanjang waktu dalam belitan medan alternator. Ketika alternator diputar, fluks magnetiknya dilalukan sepanjang belitan armature alternator. Tegangan bolak balik pada belitan armature generator ac dihubungkan ke beban melalui terminal.

  PRIME MOVER (Penggerak Utama) 

  Semua generator, besar dan kecil, ac dan dc, membutuhkan sebuah sumber daya mekanik untuk memutar rotornya. Sumber daya mekanis ini disebut prime mover. Prime mover dibagi dalam dua kelompok yaitu

untuk high-speed generator dan low-speed

generator. Turbin gas dan uap pada PLTG dan PLTU adalah penggerak utama berkecepatan

tinggi sementara mesin pembakaran dalam

(internal combustion engine), air pada PLTA

dan motor listrik dianggap sebagai prime mover berkecepatan rendah.

  

  Jenis prime mover memainkan peranan penting dalam desain alternator karena kecepatan pada mana rotor diputar menentukan karakteristik operasi dan konstruksi alternator.

   Ada dua jenis rotor yang digunakan untuk

alternator medan berputar yaitu turbine-

driven dan salient-pole rotor. Jenis turbine-driven digunakan untuk

kecepatan tinggi dan salient-pole untuk

kecepatan rendah. Belitan pada turbine-

driven rotor disusun sedemikian rupa sehingga membentuk dua atau empat kutub yang berbeda. Belitan-belitan tersebut dilekatkan erat-erat di dalam slot agar tahan terhadap gaya sentrifugal

  

  Salient-pole rotor seringkali terdiri dari beberapa kutub yang dibelit terpisah, dibautkan pada kerangka rotor. Salient- pole rotor mempunyai diameter yang lebih besar dari turbine-driven rotor. Pada putaran per menit yang sama, salient-pole memiliki gaya sentrifugal yang lebih besar. Untuk menjaga keamanan dan keselatan sehingga belitannya tidak terlempar keluar mesin, salient-pole hanya digunakan pada aplikasi keceparan rendah.

  _ Karakteristik Alternator dan Batasannya Alternator di-rating berdasarkan tegangan yang dihasilkannya dan arus maksimum yang mampu diberikannya. Arus maksimum tergantung kepada rugi-rugi panas dalam ₂

armature. Rugi panas ini (rugi daya I R) akan

memanaskan konduktor, dan jika berlebihan

akan merusak isolasi. Karenanya, alternator di-

rating sesuai dengan arus ini dan tegangan keluarannya – dalam volt-ampere atau untuk

skala besar dalam kilovolt-ampere. Informasi

mengenai kecepatan rotasinya, tegangan yang dihasilkan, batas arusnya dan karakteristik lainnya biasanya ditempelkan pada badan

  Generator DC

   Generator DC merupakan sebuah perangkat yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik.

  Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah.

  Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:

  1. Generator penguat terpisah

  2. Generator shunt

  3. Generator kompon Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan 4-

kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi

terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor.

  _{Gambar 1. Konstruksi Generator DC}

Gambar 1 menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC.

  

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian

mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin

DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor,

belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box.

  Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

   Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:

• 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.

   Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar.

  Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang

dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri

dari lilitan kawat atau lilitan batang.

  

_{Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari}

  _{tegangan induksi. (Gambar 5). Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul} sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama 

  Gambar 5. Medan Eksitasi Generator DC

  

5. Jenis-Jenis Generator

DC 

  Seperti telah disebutkan diawal, bahwa generator DC berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:

  1. Generator penguat terpisah

  2. Generator shunt

  3. Generator kompon

• Generator Penguat _

Terpisah

  Pada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah, yaitu:

  1. Penguat elektromagnetik (Gambar 8.a)

  2. Magnet permanent / magnet tetap (Gambar 8.b) Gambar 8. Generator Penguat Terpisah

  _{Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-} • Generator Shunt

_{stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang}

_{medan magnet} A2). Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada _{geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan} akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya. _{nominalnya. Diagram rangkaian generator shunt dapat dilihat pada Gambar 10.} dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan

  _{Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub}

• Generator Kompon

_{kompon ditunjukkan pada Gambar 12. Pengatur medan magnet (D1-D2)}

_{dan lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator} utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, terletak di depan belitan shunt.

  Sumber :