Laporan Tugas Akhir

 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian
Generator merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi
energi listrik melalui medium medan magnet. Bagian utama generator terdiri dari stator
dan rotor. Stator merupakan bagian generator yang diam sedangkan rotor merupakan
bagian generator
yang berputar. Generator memiliki jenis yang bermacam-macam.
Bedasarkan jenis arus yang dihasilkan, generator dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu
Generator DC dan Generator AC.
2.2 Konversi Energi Elektromagnet
Melalui medium medan magnet bentuk energi mekanik dapat diubah menjadi
energi listrik. Hal tersebut berlangsung melalui alat konversi yang disebut generator.
Medan magnet sangat berperan penting dalam proses konversi energi elektromagnet.
(Zuhal, 1991:1)
Prinsip dasar yang menunjukan bagaimana medan magnet berfungsi dalam proses
konversi:
1.
Suatu konduktor yang mengalirkan listrik akan menghasilkan medan magnet
disekitar konduktor tersebut. (Zuhal, 1991:1)
B = μH .............................................................. (2.1)
Dengan: B
= Kerapatan Fluks (Wb/m2)
μ
= Permeabilitas (H/m)
H
= Kuat medan (A/m)
4
2.
Medan
magnet yang berubah-ubah terhadap waktu akan menginduksikan tegangan
pada
suatu belitan kumparan. Hal ini merupakan prinsip kerja dari transformator.
(Zuhal, 1991:1)
e=
Dengan: e
................................................................ (2.2)
= Tegangan Induksi (Volt)
d
dt = Perubahan Waktu (s)
3.
= Perubahan Fluksi (Wb)
Suatu konduktor yang digerakan memotong medan magnet maka pada konduktor
tersebut akan timbul tegangan induksi. Hal ini merupakan prinsip kerja dari
generator. (Zuhal, 1991:1)
e = Blv .............................................................. (2.3)
Dengan: e
4.
= Tegangan Induksi (Volt)
B
= Kerapatan Fluks (Wb/m2)
l
= Panjang Konduktor (m)
v
= Kecepatan (m/s)
Suatu konduktor yang mengalirkan listrik berada pada area medan magnet akan
menimbulkan gaya pada konduktor tersebut. Hal ini merupakan prinsip kerja dari
motor. (Zuhal, 1991:1)
F = BIL ........................................................ (2.4)
Dengan: F
= Gaya (N)
B
= Kerapatan Fluks (Wb/m2)
I
= Arus (A)
L
= Panjang suatu konduktor (m)
5
2.3 Medan
magnet dan Medan Listrik
Gambar 2.1. Proses timbulnya medan magnet (soerya.surabaya.go.id)
Medan magnet terbentuk dari gerakan elektron. Arus listrik yang mengalir melalui
suatu konduktor merupakan aliran elektron. Sehingga di sekitar konduktor tersebut akan
timbul medan
magnet. Medan magnet mempunyai arah, kerapatan dan intensitas yang
digambarkan sebagai garis-garis fluks dan dinyatakan dalam simbol Ø (fluks) dengan
satuan weber. (Zuhal, 1991:2)
Gambar 2.2. Medan Listrik (id.wikipedia.org)
Medan listrik adalah efek yang ditimbulkan oleh keberadaan muatan listrik seperti
elektron. Muatan listrik dapat bernilai negatif, nol dan positif. Apabila pada setiap titik di
sekitar muatan dihitung medan listriknya dan digambarkan vektor-vektornya, akan terlihat
garis-garis yang saling berhubungan, yang disebut sebagai garis-garis medan listrik. Tanda
muatan akan menentukan arah garis-garis medan listrik. (id.wikipedia.org)

Muatan positif (+) akan menyebabkan garis-garis medan listrik mempunyai arah
keluar dari muatan.

Muatan negatif (-) akan menyebabkan garis-garis medan listrik mempunyai arah
masuk ke muatan

Muatan nol ( ) tidak menyebabkan adanya garis-garis medan listrik.
6
2.4 Kondisi
Tanpa Beban
Pada
kondisi tanpa beban, generator hanya membangkitkan tegangan induksi Eo
sehingga tegangan terminal Vt sama dengan tegangan induksi. Tegangan ini dapat
dijadikan tegangan acuan tegangan keluaran generator.
....................................................... (2.5)
= Tegangan Induksi (Volt)
Dengan:
n
= Putaran Singkron (rpm)
= Fluks (Wb)
= konstanta mesin
= Tegangan terminal (Volt)
2.5 Kondisi Berbeban
Pada kondisi berbeban, generator akan mengalami tegangan drop sehingga
tegangan terminal yang terukur akan lebih kecil dari tegangan induksi. Semakin besar
beban generator maka semakin besar tegangan jatuh. Tegangan jatuh terjadi anatara lain
karena tahanan jangkar, reaktansi bocor dan reaksi jangkar.
.............................................................. (2.6)
Dengan:
= Tegangan Induksi (Volt)
Vd
= Tegangan jatuh (Volt)
= Tegangan terminal (Volt)
2.6 Daya Maksimum
Daya maksimum dapat diartikan daya keluaran maksimum generator yang dapat
diberikan pada beban. Apabila daya beban lebih kecil, maka kebutuhan beban dapat
terpenuhi. Untuk mendapatkan Vo dapat dilakukan dengan cara pengujian beban nol.
Sedangkan untuk mendapatkan Ihs dapat dilakukan dengan cara pengujian hubung singkat.
.................................................. (2.7)
Dengan:
= Daya maksimal (W)
Vo
= Tegangan beban nol (Volt)
= Arus hubung singkat (Ampere)
7
2.7 Efisiensi
Efisiensi
generator dapat diartikan sebagai perbandingan anatara daya input dan
output generator.
.................................................................... (2.8)
Dengan:
Pout
= Daya keluaran (W)
Pin
= Daya masuk (W)
= Efisiensi (%)
Pin generator adalah daya mekanik untuk memutar poros generator. Untuk
mengetahui besar daya yang dibutuhkan dapat dilakukan dengan cara penganalogian, yaitu
dengan cara mengkopel generator dengan sebuah motor.
........................................ (2.9)
Dengan:
Pin
= Daya masukan generator (W)
Vm
= Tegangan motor (Volt)
Im
= Arus motor (Ampere)
Pm rugi-rugi
= Rugi total motor (W)
Pout generator adalah daya listrik yang dihasilkan. Untuk mengetahui besar daya
yang dihasilkan, dinamo harus dibebebani sehingga Pout dapat dihitung.
..................................................... (2.10)
Dengan:
Pout
= Daya masukan generator (W)
Vt
= Tegangan generator (Volt)
Ib
= Arus generator (Ampere)
Pada kenyataannya, Pout selalu lebih kecil dari Pin. Hal tersebut terjadi arena
adanya rugi-rugi daya pada dinamo, antara lain rugi tembaga, rugi besi dan mekanik.
...................................... (2.11)
Dengan:
Prugi-rugi
= Rugi total (W)
Pt
= Rugi tembaga (W)
Pb
= Rugi besi (W)
Pmk
= Rugi mekanik (W)
8