Apa itu Alternator: Konstruksi, Prinsip Kerja dan Aplikasinya

Apa itu Alternator? Alternator diartikan sebagai mesin atau generator yang menghasilkan suplai AC (Alternating Current) dan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, sehingga disebut juga generator AC atau generator sinkron.

Ada berbagai jenis alternator berdasarkan aplikasi dan desain. Alternator tipe Marine, alternator tipe Automotive, alternator tipe lokomotif diesel-elektrik, alternator tipe Brushless, dan alternator Radio adalah jenis-jenis alternator berdasarkan aplikasinya. Jenis Salient Pole dan tipe Cylindrical rotor merupakan tipe alternator berdasarkan desain.

Kontruksi Alternator

Komponen utama dari alternator atau generator sinkron adalah rotor dan stator. Perbedaan utama antara rotor dan stator yaitu, rotor adalah bagian yang berputar dan stator bukanlah komponen yang berputar artinya merupakan bagian yang diam. Motor umumnya dijalankan oleh rotor dan stator.

Kata stator berdasarkan stasioner dan kata rotor berdasarkan putaran. Konstruksi stator alternator sama dengan konstruksi stator motor induksi. Jadi konstruksi motor induksi dan konstruksi motor sinkron keduanya sama. Jadi stator adalah bagian stasioner dari rotor dan rotor adalah komponen yang berputar di dalam stator.

Rotor terletak pada poros stator dan rangkaian elektromagnet tersusun dalam sebuah silinder menyebabkan rotor berputar dan menciptakan medan magnet. Ada dua jenis rotor yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Rotor Kutub Menonjol (Salient Pole Rotor)

Arti salient adalah memproyeksikan ke luar, yang berarti kutub dari rotor memproyeksikan keluar dari pusat rotor. Terdapat gulungan medan pada rotor dan untuk gulungan medan ini akan menggunakan suplai DC. Ketika kita melewatkan arus melalui medan ini, belitan kutub N dan S dibuat.

Rotor yang menonjol tidak seimbang sehingga kecepatannya dibatasi. Jenis rotor ini digunakan pada pembangkit listrik tenaga air dan pembangkit listrik tenaga diesel. Rotor kutub yang menonjol digunakan untuk mesin berkecepatan rendah sekitar 120-400rpm.

Rotor Silinder

Rotor silinder juga dikenal sebagai rotor non-salient atau rotor bulat dan rotor ini digunakan untuk mesin berkecepatan tinggi sekitar 1500-3000 rpm dan contoh untuk ini adalah pembangkit listrik tenaga panas. Rotor ini terdiri dari silinder radial baja yang memiliki jumlah slot dan dalam slot ini, gulungan medan ditempatkan dan gulungan medan ini selalu dihubungkan secara seri. Keunggulannya adalah kuat secara mekanis, distribusi fluks seragam, beroperasi pada kecepatan tinggi dan menghasilkan kebisingan yang rendah.

Motor AC hadir dalam berbagai bentuk dan ukuran, tetapi kita tidak dapat memiliki AC tanpa rotor dan stator. Rotor terbuat dari besi cor dan stator terbuat dari baja silikon. Harga rotor dan stator tergantung pada kualitasnya.

Prinsip Kerja Alternator

Semua alternator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Menurut hukum ini, untuk menghasilkan listrik kita membutuhkan sebuah konduktor, medan magnet dan energi mekanik. Setiap mesin yang berputar dan mereproduksi Arus Bolak-balik.

Untuk memahami prinsip kerja alternator, pertimbangkan dua kutub magnet yang berlawanan utara dan selatan, dan fluks bergerak di antara dua kutub magnet ini. Pada gambar (a) kumparan persegi panjang ditempatkan diantara kutub magnet utara dan selatan.

Posisi kumparan sedemikian rupa sehingga kumparan sejajar dengan fluks, sehingga tidak ada fluks yang memotong dan oleh karena itu tidak ada arus yang diinduksi. Sehingga bentuk gelombang yang dihasilkan pada posisi tersebut adalah derajat Nol.

Jika kumparan persegi panjang berputar searah jarum jam pada sumbu a dan b, sisi konduktor A dan B berada di depan kutub selatan dan C dan D berada di depan kutub utara seperti yang ditunjukkan pada gambar (b). Jadi, sekarang kita dapat mengatakan bahwa gerakan konduktor tegak lurus terhadap garis fluks dari kutub N ke S dan konduktor memotong fluks magnet.

Pada posisi ini, laju pemotongan fluks oleh penghantar adalah maksimum karena konduktor dan fluks saling tegak lurus sehingga arus diinduksi pada penghantar dan arus ini akan berada pada posisi maksimum.

Konduktor berputar sekali lagi pada 90° searah jarum jam kemudian kumparan persegi panjang berada pada posisi vertikal. Sekarang posisi konduktor dan garis fluks magnet sejajar satu sama lain seperti yang ditunjukkan pada gambar (c).

Pada gambar ini, tidak ada fluks yang dipotong oleh konduktor dan oleh karena itu tidak ada arus yang diinduksi. Pada posisi ini, bentuk gelombang dikurangi menjadi nol derajat karena fluks tidak memotong.

Pada setengah siklus kedua, konduktor terus berputar searah jarum jam selama 90° berikutnya. Jadi di sini kumparan persegi panjang datang ke posisi horizontal sedemikian rupa sehingga konduktor A dan B berada di depan kutub utara, C dan D berada di depan kutub selatan seperti yang ditunjukkan pada gambar (d).

Sekali lagi arus akan mengalir melalui konduktor yang saat ini diinduksi pada konduktor A dan B dari titik B ke A dan pada konduktor C dan D dari titik D ke C, sehingga bentuk gelombang yang dihasilkan berlawanan arah, dan mencapai maksimum nilai.

Kemudian arah arus diindikasikan sebagai A, D, C dan B seperti pada gambar (d). Jika kumparan persegi panjang lagi berputar di 90° lainnya kemudian kumparan mencapai posisi yang sama dari tempat putaran dimulai. Oleh karena itu, arus akan turun lagi ke nol.

Dalam siklus lengkap, arus dalam konduktor mencapai maksimum dan berkurang menjadi nol dan dalam arah yang berlawanan, konduktor mencapai maksimum dan kembali mencapai nol. Siklus ini berulang lagi dan lagi, karena siklus ini berulang, arus akan diinduksi ke dalam penghantar secara terus menerus.

Ini adalah proses menghasilkan arus dan GGL satu fasa. Sekarang untuk menghasilkan 3 fase, kumparan ditempatkan dengan perpindahan masing-masing 120°. Jadi proses menghasilkan arusnya sama dengan satu fasa namun hanya bedanya perpindahan ketiga fasa tersebut adalah 120°. Inilah prinsip kerja sebuah alternator.

Karakteristik

Karateristik dari sebuah alternator adalah

• Arus Output dengan Kecepatan Alternator: Arus output menurun atau dipotong ketika kecepatan alternator dikurangi atau diturunkan.
• Efisiensi dengan Kecepatan Alternator: Efisiensi alternator berkurang ketika alternator berjalan dengan kecepatan rendah.
• Penurunan Arus dengan Peningkatan Suhu Alternator: Ketika suhu alternator dinaikkan, arus ouput akan berkurang atau menurun.

Aplikasi

Penerapan dari sebuah alternator adalah

• Mobil
• Pembangkit tenaga listrik
• Aplikasi kelautan
• Beberapa unit listrik diesel
• Transmisi frekuensi radio

Kelebihan atau Keuntungan

Kelebihan dari sebuah alternator adalah

• Murah
• Berat barang rendah
• Perawatan yang rendah
• Konstruksi sederhana
• Kuat
• Lebih kompak

Kekurangan atau Kerugian

Kekurangan dari sebuah alternator adalah

• Alternator membutuhkan transformator
• Alternator akan kepanasan jika arusnya tinggi

Jadi, ini semua tentang gambaran umum alternator yang mencakup konstruksi, pekerjaan, keunggulan, dan aplikasi.

Berbagi :