Apa itu Generator AC: Konstruksi & Prinsip Kerjanya
Generator AC adalah perangkat yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik bolak-balik untuk penggunaan yang tepat. Berdasarkan jenis input dayanya, ada dua jenis generator - generator AC dan generator DC. Slip ring digunakan pada generator AC untuk menghasilkan arus bolak-balik, sedangkan arus searah digunakan pada generator DC.
Generator AC digunakan pada pembangkit listrik, skuter listrik, perahu layar, sepeda, dan lain sebagainya. Input ke generator AC biasanya energi mekanik yang disuplai oleh turbin uap dan gas & mesin pembakaran internal. Generator AC berguna dalam turbin angin, pembangkit listrik tenaga air kecil, atau dalam mengurangi aliran gas bertekanan tinggi ke tekanan rendah.
Apa itu Generator AC?
Definisi: Generator AC adalah mesin yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dalam bentuk ggl alternatif. Generator AC sederhana bekerja berdasarkan prinsip Hukum Faraday Induksi Elektromagnetik. Ia memiliki gulungan kawat yang berputar dalam medan magnet.
Prinsip Kerja Generator AC
Prinsip kerja generator AC biasa disebut sebagai alternator yang bekerja berdasarkan prinsip Hukum Faraday Induksi Elektromagnetik. Pergerakan konduktor dalam medan magnet yang seragam mengubah fluks magnet yang dihubungkan dengan kumparan, sehingga menyebabkan ggl.
Bagian- bagian generator AC terdiri dari kumparan, cincin selip, sikat, dan medan magnet kuat sebagai komponen utamanya.
Cara Kerja Generator AC
Kumparan tersebut diputar dalam medan magnet untuk menghasilkan medan magnet yang kuat. Saat kumparan di satu sisi bergerak naik melalui medan magnet, ggl diinduksi dalam satu arah. Saat putaran kumparan berlanjut dan sisi kumparan ini bergerak ke bawah dan sisi lain dari kumparan bergerak ke atas, ggl diinduksi ke arah sebaliknya.
Aturan tangan kanan Fleming digunakan untuk menentukan arah ggl yang diinduksi. Proses ini berulang untuk setiap siklus dan ggl yang dihasilkan memiliki tipe bolak-balik.
Output dari generator AC ditunjukkan di atas dengan grafik.
- A - Ketika kumparan berada pada 0 derajat, kumparan bergerak sejajar dengan arah medan magnet dan karenanya tidak menimbulkan ggl.
- B - Ketika kumparan berada pada 90 derajat, kumparan bergerak pada 90˚ ke medan magnet dan karenanya menginduksi ggl maksimum.
- C - Ketika kumparan berada pada 180 derajat, kumparan kembali bergerak sejajar dengan medan magnet dan karenanya tidak menimbulkan ggl.
- D - Ketika kumparan berada pada 270 derajat, kumparan kembali bergerak pada 90˚ ke medan magnet dan karenanya menginduksi ggl maksimum. Di sini, ggl yang diinduksi berlawanan dengan B.
- A - Ketika kumparan berada pada 360 derajat, kumparan telah menyelesaikan satu putaran dan bergerak sejajar dengan medan magnet dan menginduksi ggl nol.
Bayangkan sebuah kumparan berbentuk persegi panjang dengan belitan 'N' yang berputar dalam medan magnet seragam 'B' dengan kecepatan sudut 'ω'. Sudut antara medan magnet 'B' dan normal ke kumparan pada setiap saat 't' diberikan oleh, θ = ωt.
Dalam posisi ini, fluks magnet tegak lurus dengan bidang kumparan dan diberikan oleh B Cos ωt.
Fluks magnet yang dihubungkan dengan kumparan N ternyata adalah ɸ = B Cos ωt A, di mana A adalah luas kumparan.
Ggl yang diinduksi dalam kumparan diberikan oleh Hukum Faraday Induksi Elektromagnetik, yaitu
ε = - dØ/dt
= - d (NBA Cos ωt)/dt
ε = NBA ω | sin ωt —— (i)
Ketika kumparan berputar melalui 90˚, nilai sinus menjadi 1 dan ggl yang diinduksi akan menjadi maksimum, persamaan di atas (i) berkurang menjadi,
ε0 = N Bm A ω = N Bm A 2πf ——- (ii)
Dimana Bm mengacu pada kerapatan fluks maksimum dalam Wb/m2
'A' mengacu pada luas kumparan dalam m2
'f' = frekuensi putaran kumparan dalam putaran/second.
Pengganti (ii) di (i),
ε = ε0 sin ωt
Induksi arus bolak-balik diberikan oleh, I = ε/R = ε0 sin ωt/R
Kontruksi Generator AC
Generator AC sederhana memiliki dua bagian utama - Rotor dan Stator. Rotor adalah komponen yang berputar dan bagian stasioner mesin adalah stator.
Stator
Stator adalah komponen stasioner yang secara efisien menahan belitan dinamo. Tujuan belitan jangkar adalah untuk membawa arus ke beban dan beban dapat berupa peralatan eksternal yang mengkonsumsi daya listrik. Ini terdiri dari tiga bagian utama:
- Rangka Stator - Ini adalah rangka luar yang digunakan untuk menahan inti stator serta belitan angker.
- Inti Stator - Dilaminasi dengan baja atau besi untuk mengurangi kehilangan arus eddy. Slot dibuat di bagian interior inti untuk menahan gulungan angker.
- Gulungan angker - Gulungan angker dililitkan pada slot inti angker.
Rotor
Rotor adalah bagian yang berputar dari generator AC. Ini terdiri dari belitan medan magnet. Supply DC digunakan untuk memagnetisasi kutub magnet. Setiap ujung belitan medan magnet dipasang pada cincin selip. Kombinasi ini terhubung ke poros umum tempat rotor berputar. Dua jenis rotor tersebut adalah rotor kutub yang menonjol dan rotor kutub silinder.
Rotor Kutub Salient
Jenis rotor kutub yang menonjol (salient) ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Dalam jenis rotor ini, jumlah kutub yang diproyeksikan, yang dikenal sebagai kutub yang menonjol dengan basisnya disematkan ke rotor dapat diamati. Mereka digunakan dalam aplikasi kecepatan rendah dan menengah.
Rotor Kutub Silinder
Rotor tipe silinder terdiri dari silinder yang tidak bergelombang dan kokoh dengan slot yang diatur di permukaan luar silinder. Ini digunakan dalam aplikasi berkecepatan tinggi. Diagram rotor kutub silinder ditunjukkan di bawah ini.
Jenis Generator AC
Generator AC terdiri dari dua jenis. Mereka
Generator Asinkron
Generator asinkron juga dikenal sebagai generator induksi. Pada generator jenis ini, slip membantu rotor untuk berputar. Rotor selalu berusaha untuk menyamai kecepatan sinkron stator tetapi gagal. Jika rotor cocok dengan kecepatan sinkron sebuah stator, kecepatan relatifnya menjadi nol, dan karenanya rotor tidak mengalami torsi. Mereka cocok untuk menjalankan turbin angin.
Generator Sinkron
Generator sinkron adalah jenis generator AC yang berputar dengan kecepatan sinkron. Ia bekerja berdasarkan prinsip hukum Faraday induksi elektromagnetik - sebuah ggl diinduksi ketika sebuah kumparan berputar pada medan magnet yang seragam. Mereka terutama digunakan di pembangkit listrik untuk menghasilkan tegangan tinggi.
Aplikasi
Kegunaan dari generator AC terutama mencakup tenaga pembangkit dari kincir angin, bendungan hidro-listrik, dan banyak lagi.
Pertanyaan
1). Apa perbedaan antara generator AC dan generator DC?
Pada generator AC, arus listrik berbalik arah secara berkala menjadi arus bolak-balik. Pada generator DC, arus listrik mengalir dalam satu arah.
2). Apakah alternator mobil memiliki AC atau DC?
Terutama, arus AC dihasilkan dalam dinamo berputar dan menggunakan komutator dan sikat untuk mengubahnya menjadi DC.
3). Prinsip kerja generator AC yang mana?
Ia bekerja berdasarkan prinsip Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik.
4). Sebutkan jenis Generator AC.
Generator AC Sinkron dan Asinkron
5). Apakah baterai AC atau DC?
Baterai adalah DC karena mengalirkan arus hanya dalam satu arah.
Pada artikel kali ini kita membahas tentang generator AC dan prinsip kerjanya. Pembaca dapat memperoleh wawasan tentang Generator AC, jenis, konstruksi, dan aplikasi.