GENERATOR

a.       Generator

Generator atau pembangkit listrik adalah alat yang dapat menimbulkan ggl induksi atau arus listrik induksi berdasarkan pada konsep perubahan medan magnetik yang dapat menimbulkan ggl induksi. Generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Berdasarkan jenis ggl induksi atau arus listrik induksi yang ditimbulkan, generator dapat dibedakan atas generator arus bolak-balik atau alternator dan generator arus searah yang disebut juga dynamo.

 

1.      Generator Arus Bolak-Balik

Gambar 6: Bagan generator arus listrik bolak-balik.

Kumparan penghantar diletakkan didalam medan magnetik homogeny yang ditimbulkan oleh kutub-kutub U dan S sebuah magnet. Ujung-ujung kumparan dihubungkan dengan cincin kolektor. Pada cincin-cincin kolektor disinggungkan sikat-sikat yang dihubungkan ke kutub-kutub generator.

Apabila kumparan diputar mengelilingi sumbu putaran yang tegak lurus fluks magnetik, fluks magnetik yang dilingkungi kumparan mengalami perubahan.

Pada saat bidang kumparan sejajar garis-garis gaya magnetik, fluks magnetik yang dilingkungi kumparan sama dengan nol. Kemudian semakin bertambah dan mencapai harga maksimum pada saat bidang kumparan tegak luus garis-garis magnetik. Selanjutnya, fliks magnetik yang dilingkungi kumparan semakin berkurang dari nilai maksimum, sampai menjadi nol, yaitu pada saat bidang kumparan kembali sejajar garis-garis gaya magnet.

Pada kumparan timbul ggl induksi dan arus listrik atau muatan listrik induksi mengalir ke sirkuit luar melalui sikat-sikat yang disinggungkan pada cibcin kolektor. Besar arus lisrik induksi setiap saat selalu berubah dari nol sampai maksimum lalu kembali menjadi nol. Keadaan tersebut terjadi apabila kumparan berputar menempuh sudut 180̊ . Sudut 180̊  berikutnya, polaritas ggl dan arah arus induksi berlawanan dengan keadaan semula. Dalam hal itu, dikatakan ggl dan arus lisrik induksi mengalami pembalikan fase. Sepanjang penghantar mengalir arus listrik induksi yang besar dan arahnya selalu berubah-ubah. Arus listrik itu disebut arus lisrik bolak-balik atau AC (alternating current).

Gambar 7: Grafik ggl bolak-balik (AC).

Dalam praktiknya, energi mekanik untuk memutar kumparan dapatdiperoleh dari energi air yang disebut pembangkit listrik tenaga air (PLTA), dari energi uap (PLTU), tenaga nuklir (PLTN, dan tenaga panas bumi (PLTGU). Di Indonesia terdapat banyak tenaga pembangkit listrik, diantaranya:

a.       PLTA Sigura-gura, di Sumatra Utara;

b.      PLTA Jatiluhur, di Jawa Barat;

c.       PLTD Balikpapan, di Kalimantan Timur;

d.      PLTU Gresik, di Jawa Barat;

e.       PLTGU/Gas Alurcanang, di Jawa Barat;

f.       PLTA Citara, Purwakarta, di Jawa Barat;

g.      PLTA Saguling, di Jaa Barat;

h.      PLTA Riam Kanah, di Kalimantan Selatan;

i.        PLTA Bakaru, di Sulawesi Selatan;

j.        PLTU Tarahan, di Lampung;

k.      PLTU Sicanang, di Medan;

l.        PLTU Tanjung Jati, di Jawa Tengah.

Gambar 8: PLTU Gresik

2.      Generator Arus Searah

Pada dasarnya prinsip generator arus searah atau DC (direct current) sama dengan generator arus bolak-balik. Perbedaannya ialah pada cincin kolektor. Generator arus searah menggunakan sebuah cincin kolektor yang dibelah menjadi dua bagian yang sama, kemudian dilekatkan dengan isolator. Gambar 9 memperlihatkan bagan generator arus searah.

Gambar 9: Generator arus searah.

Gambar 10:  Grafik arus searah (DC).

Kumparan diputar 180^o, ggl induksi pada ujung=ujung kumparan berarah dari nol ke maksimum, lalu kembali ke nol. Setelah kumparan berputar tepat 180̊ , sikat-sikat bersinggungan dengan isolator dan pada rangkaian luar tidak ada arus listrik. Pada putaran berikutnya terjadi lagi ggl induksi dengan arah yang tetap. Bentuk kolektor dibuat sedemikian rupa sehingga pada rangkaian luar arah GGL induksi tetap seperti semula.

Dengan demikian, arah ggl induksi dan arus listrik induksi pada rangkian luar searah. Gambar  9 melukiskan grafik ggl arus searah (DC). Bandingkan dengan gambar 7!

Besarnya ggl yang dihasilkan oleh generator tersebut sangat dipengaruhi oleh kecepatan putaran kumparan didalam madan magnet. Dari persamaan 4, besarnya ggl yang dihasilkan oleh generator yang kumparannya berputar seperti ditunjukan pada Gambar 11 adalah

Gambar 11: ggl induksi pada kawat ab dan cd.

                     ε = -2 l N B v sin θ

jika = ωt, v = ωr dan r = n/2, maka persamaan di atas dapat ditulis

                     ε = -2 l N B ω n/2 sin ωt

                     Dengan l n = A, maka

                     ε = -N B A S sin ωt

Dari persamaan di atas, dapat kita ketahui bahwa semakin besar kecepatan putaran kumparan  (ω), semakin besar pula roda gigi induksi yang dihasilkan.