Generator motor set (Gen-set)

GENERATOR
Konsep
Generator menggerakkan arus listrik, tetapi tidak menciptakan muatan listrik, yang telah ada
di dalam kawat konduktif dari lilitannya. Ini kurang lebih analogi dengan pompa air, yang
mencipkatan aliran air tetapi tidak mencipkatan air di dalamnya. Beberapa jenis generator
listrik telah ada, tergantung pada phenomena listrik seperti piezoelectricity, dan magnet
hidrodinamik. Konstruksi dari sebuah dinamo mirip dengan sebuah motor listrik, dan semua
tipe dinamo dapat bekerja sebagai motor.
Dinamo
Dinamo merupakan generator pertama yang mampu menghasilkan daya untuk industri.
Dinamo menggunakan prinsip-prinsip elektromagnetik untuk mengkonversi putaran mekanis
ke dalam sebuah pulsa arus searah melalui penggunaan commutator. Sebuah mesindinamo
terdiri dari sebuah struktur stasioner yang menyediakan medan magnet konstan, dan satu set
lilitan putar yang berputar di antara medan tersebut. Pada mesin ukuran kecil medan magnet
konstan dapat disediakan dengan sebuah atau beberapa magnet permanen. Motor yang
berukuran lebih besar memiliki medan magnet konstan yang dihasilkan oleh sebuah atau
beberapa magnet listrik, yang biasa disebut koil medan.
Hubungan antara putaran mekanis dan arus listrik dalam sebuah dynamo adalah reversible.
Prinsip-prinsip dari motor listrik ditemukan ketika diketahui bahwa satu dynamo dapat
menyebabkan sebuah dynamo kedua yang terinterkoneksi berputar bila arus diumpankan ke
dalamnya. Kemampuan transformative dari sebua dynamo untuk mengubah bentuk energi
dari daya listrik ke daya mekanis dan kembali lagi, dapa dieksploitasi sebagai sebuah
kompensasi-arus dan alat penyeimbang untuk menyeragamkan daya keluaran yang
didistribusikan pada rangkaian yang terinterkoneksi.
Memahami Alternator
Sistem pengisian pada kendaraaan mempunyai tiga komponen penting yakni: aki, alternator
dan regulator. Alternator ini (Gambar 1) berfungsi bersama sama dengan aki untuk
menghasilkan listrik ketika mesin dihidupkan. Hasil yang dihasilkan oleh alternator adalah
tegangan AC yang kemudian dikonversi/diubah menjadi tegangan DC.
1
Gambar 1. Contoh sebuah alternator
Rangkaian Sistem Pengisian
Perhatikan Gambar 2. Ke empat kabel (soket) dihubungkan dengan alternator di sepanjang
rangkaian kelistrikan. “B” adalah kabel output alternator yang mensuplai langsung ke aki.
“IG” adalah indikator kontak yang ada dialternator. “S” digunakan oleh regulator untuk
mengatur strum pengisian ke aki. “L” adalah kabel yang digunakan oleh regulator untuk
indikator lampu (CHG ).
Gambar 2. Rangkaian sistem pengisian
Identitas terminal pada alternator adalah sebagai berikut (lihat Gambar 3).
“S” Terminal indikator Voltase aki.
“IG” Terminal indikator strum kontak.
“L” Terminal lampu indikator.
“B” Terminal Output Alternator.
“F” Terminal tegangan langsung ( bypass ).
Gambar 3. Identitas terminal pada sebuah alternator
Konstruksi Alternator
Seperti terlihat pada Gambar 4 alternator terdiri dari :
2
1) Gabungan kutub magnet yang dinamakan Rotor.
2) Gulungan kawat magnet yang dinamakan stator.
3) Rangkaian dioda yang dinamakan rectifier.
4) Alat pengatur voltase yang dinamakan regulator.
5) Dua kipas dalam ( internal Fan) untuk menghasilkan sirkulasi udara.
Gambar 4. Konstruksi sebuah alternator
Kebanyakan alternator mempunyai regulator yang berada di dalamnya ( IC built In), dan tipe
yang lama mempunyai regulator diluar. Tidak seperti model yang lama, tipe ini (Gambar 5)
dapat dengan mudah diperbaiki dengan membuka tutup bagian atasnya.
Gambar 5. Tipe alternator dengan regulator di dalam
Poli alternator (Gambar 6) diikat/dikencangkan ke bagian sumbu rotor. Tipe poli tunggal atau
poli PK dapat digunakan. Alternator tipe ini tidak mempunyai kipas luar yang menjadi bagian
dari polinya. Tidak seperti jenis alternator lama yang menggunakan kipas luar untuk
pendinginan, alternator ini mempunyai dua kipas dalam untuk sirkulasi udara pendingin.
3
Gambar 6. Poli alternator
Jika bagian atas alternator dibuka maka akan nampak bagian-bagian: 1) regulator yang
mengontrol tegangan output alternator, 2) carbon brush yang menempel dengan bagian atas
rotor (Slip Ring), 3) rangkaian dioda (rectifier) yang mengkonversi (mengubah)
voltase AC menjadi voltase DC, 4) slip ring (bagian dari rotor) dihubungkan dengan setiap
dari field winding. Perhatikan Gambar 7. Rotor yang di antaranya terdiri dari kutub kutub
magnet yang berputar mengelilingi di dalam stator. Putaran rotor menciptakan arus magnet di
sekelilingnya. Gulungan (stator) mengembangkan tegangan yang dikarenakan magnet yang
berputar maka arus akan diinduksi melalui terminal stator.
Gambar 7. Bagian dalam alternator
Dua slip ring yang berada di setiap bagian atas rotor (lihat Gambar 8). Slip ring dihubungkan
dengan field winding dimana carbon brush (sikat karbon) dapat bergerak, dan ketika arus
mengalir melalui field winding lewat slip ring, akan ada arus magnet disekitar rotor. Dua buah
arang yang diposisikan sejajar yang akan menempel dengan slip ring. Carbon brush disolder
atau diikat dengan baut.
4
Gambar 8. Sikat karbon
Regulator (Gambar 9) adalah otak dari sistem pengisian. Regulator mengatur keduanya baik
itu voltase aki dan voltase stator, dan tergantung dari kecepatan putaran mesin, regulator akan
mengatur kemampuan kumparan rotor untuk menghasilkan output alternator. Regulator dapat
diganti baik itu internal regulator atau eksternal. Dewasa ini rata rata semuanya sudah
memakai internal regulator. Regulator akan mengatur tingkat / level sistem pengisian
tegangan. Ketika sistem pengisian tegangan di bawah dari yang ditentukan, regulator akan
meningkatkan arus listrik tegangan, yang akan berakibat terciptanya arus magnet yang kuat,
hasilnya akan meningkatkan output alternator. Ketika sistem pengisisan tegangan di atas yang
ditentukan, regulator akan menurunkan arus listrik tegangan, dan membuat arus magnet
menjadi lemah, hasilnya output alternator yang semakin kecil. Regulator mengatur tegangan
aki, dan juga mengatur arus yang mengalir ke rangkaian rotor. Rangkaian rotor menghasilkan
arus magnet. Tegangan yang dihasilkan diinduksi di stator. Rangkaian rectifier mengubah
tegangan stator AC menjadi tegangan DC yang digerakkan oleh putaran mesin.
Gambar 9. IC regulator
Rangkaian dioda (Gambar 10) bertanggung jawab atas konversinya tegangan AC ke tegangan
DC. Enam atau delapan diode digunakan untuk mengubah tegangan stator AC ke tegangan
DC. Setengah dari diode tersebut digunakan dalam kutub positif dan setengahnya lagi dalam
kutub negatif. Diode digunakan sebagai penyearah tegangan. Diode mengubah tegangan AC
menjadi tegangan DC sehingga aki menerima listrik yang benar.
Gambar 10. Diode rectifier
Rotor (Gambar 11) terdiri dari kutub-kutub magnet, inti field winding dan slip ring. Beberapa
model/tipe termasuk mensupport bantalan dan satu atau dua kipas di dalamnya. Rotor
5
digerakkan atau diputar di dalam alternator dengan putaran tali kipas mesin. Rotor yang
terdiri kutub kutub magnet, field winding, dan slip ring, bagian bagian ini padat
bersambungan pada sumbu rotor, field winding dihubungkan kepada slip ring di mana carbon
brush dapat bergerak. Ada dua bantalan yang terdapat di rotor, satu di bagian bawah slip ring,
dan satunya berada di bagian atas sumbu rotor. Field winding rotor menciptakan lapangan
magnet yang disebabkan oleh arus yang mengalir melewati slip ring. Magnet tersebut di satu
sisi menjadi kutub selatan, dan di sisi lain menjadi kutub utara.
Gambar 11. Rangkaian stator
Hubungan putaran rotor berputar di dalam stator dapat dijelaskan sebagai berikut. Arus
magnet alternator yang berasal dari putaran rotor menginduksi tegangan kepada stator.
Kekuatan dan kecepatan dari putaran arus magnet yang dihasilkan rotor akan berakibat
terhadap tegangan induksi kepada stator. Stator mempunyai 3 fase gulungan yang diisolasi
kepada stator, gulungan tersebut terhubung antara satu dengan yang lainnya. Setiap fase
ditempatkan di posisi yang berbeda dibandingkan dengan yang lain. Gulungan yang diisolasi
itu menghasilkan medan magnet.
Gambar 12. Stator
Mobil mobil baru sudah menggunakan alternator DENSO SC (segment conductor). Alternator
SC (Gambar 13) menggunakan konduktor persegi panjang untuk gulungannya, karena
meningkatkan berat jenis dan kepadatan lilitan dari 45% menjadi 70%, jadi membuat
alternator SC lebih ringan 20% dan menghasilkan 50% listrik (daya) lebih banyak dari
6
alternator konvensional (Gambar 14) . Fitur & keunggulan dari alterntor segment conductor
ini adalah :
1. Output tinggi, efisiensi, berat lebih ringan.
2. Suara strum/daya yang lebih halus.magnetic pulsation adalah komponen utama yang
menghasilkan medan magnet di alternator, dikurangi tingkat bunyi sampai 90% dengan
menerapkan pengembangan sirkuit tertutup, sirkuit ini diciptakan oleh pemisah sehingga
menjadi sepasang gulungan dan menghasilkan bentuk tahapan yang berbeda.
3. Volume dan bentuk kecil dan regulator yang multi fungsi.
Tipe alternator ini ada tiga, yaitu :
1. 100 Amp – 12 Volt
2. 130 Amp – 12 Volt
3. 150 Amp – 12 Volt
Gambar 13. Stator untuk SC alternator
Gambar 14. Stator pada alternator konvensional
7
Gambar 15. Sebuah alternator kendaraan yang terpasang pada engine
Generator MHD
Sebuah generator magnetohydrodynamic (MHD) mengekstrak secara langsung daya listrik
dari gerakan gas panas melalui medan magnet, tanpa menggunakan mesin elektromagnetik
berputar. Generator MHD awalnya dikembangkan karena keluaran dari sebuah generator
MHD plasma api, yang mampu memanaskan boiler dari sebuah steam power plant. Desain
pertama adalah AVCO Mk.25, dibuat tahun 1965. Pada tahun 1987 dikembangkan menjadi
sebuah percontohan 25 MW. Generator MHD yang dioperasikan sebagai sebuah topping
cycle sekarang kurang efisien dibandingkan turbin gas siklus kombinasi.
Generator motor set (Gen-set)
Sebuah generator-motor (gen-set) adalah kombinasi dari sebuah generator listrik dan sebuah
motor yang dipasangkan bersama membentuk sebuah peralatan (lihat contoh pada Gambar
16). Kombinasi ini disebut juga generator-motor set atau disingkat gen-set.
Gambar 16. Benerator motor (gen-set)
Gen-set pada umumnya, selain memiliki motor dan generator, juga memiliki sebuah tanki
bahan bakar, sebuah reglator kecepatan motor dan regulator tegangan generator. Banyak unit
yang dilengkapi dengan sebuah batere dan starter elektrik. Unit genset stanby sering
8
dilengkapi sebuah sistem starter otomatis dan sebuah transfer switch untuk memutus
hubungan beban dari sumber daya dan menghubungkannya ke generator.
Gen-set sering digunakan untuk mensuplai daya listrik di tempat-tempat di mana sumber
listrik (dari PLN) tidak tersedia dan di dalam situasi di mana daya diperlukan secara temporer.
Gen-set kecil kadang-kadang digunakan untuk mensuplai daya pada peralatan-peralatan di
area konstruksi. Gen-set yang digandengkan (trailer) mensuplai daya untuk instalasi lampu
temporer, sound amplification systems, dll.
Gambar 17. Beberapa bentuk generator set portable
Generator juga dapat digerakkan dengan tangan (misalnya, pada perlengkapan stasion radio
lapangan, Gambar 18).
Gambar 18. Generator listrik yang digerakkan tangan untuk stasion radio
(Museum aviasi militer Dubendorf)
Tingkat tegangan (volt), frekuensi (Hz), dan daya (watt) dari generator diseleksi sesuai
dengan beban yang akan dikoneksikan.
Gen-set tersedia dalam range tingkat daya yang cukup lebar. Termasuk di dalamnya, ukuran
kecil, unit portable yang dapat mensuplai daya listrik beberapa ratus watt, hand-cart mounted
units yang dapat mensuplai ribuan watt dan unit stasioner atau trailer-mounted yang dapat
mensuplai lebih dari jutaan watt. Unit terkecil cenderung menggunakan motor bensin, dan
unit yang besar menggunakan motor diesel, atau motor dengan bahan bakar gas.
Bila Anda ingin tahu yang ini, silakan diklik !
☺ Human powered electrical generators
☺ Mid-size stationary engine-generator
9
☺ Vehicle-mounted generators
☺ Other Rotating Electromagnetic Generators
☺ Brushless Alternators
10