Contoh Makalah Generator DC Penguat Sendiri

Pada pembahasan kali ini akan mengulas tentanh contoh makalah kelistrikan dari per sub bagian, dibawah ini beberapa bagian dari makalah yaitu :

Intisari
Bagian besar dan bagian terpenting dari suatu sistem tenaga listrik adalah sebuah pembangkit tenaga listrik. Pembangkit tenaga listrik tersebut dapat berupa generator yang digerakkan dengan tenaga gas, tenaga air, tenaga diesel dan lain sebagainya. Apabila suatu sistem pembangkit terjadi gangguan maka seluruh sistem tenaga listrik akan terhenti pengoperasiannya, pada kesempatan kali ini akan membahas contoh makalah kelistrikan tentang generator dc penguat sendiri.

Pendahuluan 

Generator merupakan sebuah perangkat alat listrik dinamis yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Prinsip kerja generator berdasarkan Hukum Faraday tentang induksi elektro magnetic yaitu bila suatu konduktor digerakan dalam medan magnet, maka akan membangkitkan GGL. Generator dibedakan menjadi dua, yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Baik generator AC dan generator  DC  memutar  kumparan  di  dalam  medan  magnet yang tetap. Generator AC sering disebut alternator arus listrik yang dihasilkan berupa arus bolak-balik yang pada contoh makalah kelistrikan ini tidak dibahas secara mendetail hanya untuk materi pembuka sebagai pengantar ke materi pokok.

Ciri  generator  AC  menggunakan  cincin ganda sedangkan Generator arus DC yaitu arus yang dihasilkan berupa arus searah. Ciri generator DC menggunakan cincin belah (komutator). Jadi generator AC dapat diubah menjadi generator DC dengan cara mengganti cincin ganda dengan sebuah komutator.

Dengan kata lain, apabila suatu konduktor memotong garis-garis fluksi magnetik yang berubah-ubah, maka GGL akan dibangkitkan dalam konduktor itu. Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanen dengan 4 kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Generator DC terdiri dari dua bagian, yaitu bagian mesin DC yang diam (stator) , dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar.

Bagian stator terdiri dari Rangka motor, Belitan stator, Sikat arang, Bearing, Terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari Komutator, Belitan rotor, Kipas rotor, Rotor, Poros rotor.

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodik / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel serbuk arang yang mengisi celah celah komutator , bisa menggunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.

Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:

Generator Penguat Terpisah

Generator tipe penguat bebas atau terpisah adalah generator yang lilitan medannya dapat dihubungkan ke sumber dc yang secara listrik dan tidak tergantung dari mesin tersebut. Tegangan yang dipasangkan pada kumparan medan yang mempunyai tahanan fluksi (Rf) akan menghasilkan arus fluksi (If) dan menimbulkan fluks pada kedua kutub maka tegangan induksi akan dibangkitkan pada generator tersebut.

Generator Seri

Pada generator seri dimana lilitan penguat magnitnya disambung seri dengan lilitan jangkar Jumlah lilitan penguat magnitnya lebih sedikit, namun luas penampangnya besar. Hal ini bertujuan agar hambatan lilitan penguatnya (Rs) kecil.

Kumparan penguat magnitnya dihubung seri dengan kumparan jangkarnya, sehingga kumparan medannya mendapat penguatan tetapi apabila terdapat arus bebannya, itu sebabnya generator seri selalu terkopel dengan bebannya, dengan demikian maka tegangan terminal akan muncul di tiap-tiap kutubnya.

Generator Shunt

Generator shunt memiliki lilitan penguat magnitnya yang disambung parallel dengan lilitan jangkar. Jumlah lilitan penguat magnit banyak, namun luas penampang kawatnya kecil. Hal ini bertujuan agar hambatan lilitan penguatnya (Rsh) besar.

Pada generator shunt tegangan awal generator akan  diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnet stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah dan dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator sehingga mencampai tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt maka makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya

Generator Kompon

Generator kompon merupakan gabungan dari generator shunt dan generator seri, yang dilengkapi dengan kumparan shunt dan seri dengan sifat yang dimiliki merupakan gabungan dari keduanya. Generator kompon bisa dihubungkan sebagai kompon pendek atau dalam kompon panjang. Perbedaan dari kedua hubungan ini hampir tidak ada karena tahanan kumparan seri kecil, sehingga penurunan tegangan pada kumparan ini ditinjau dari tegangan terminal yang kecil sekali serta terpengaruh.

Biasanya kumparan seri dihubungkan sedemikian rupa, sehingga kumparan seri ini membantu kumparan shunt yakni MMF-nya searah. Bila generator ini dihubungkan seperti itu, maka dikatakan generator itu mempunyai kumparan kompon bantu. Mesin yang mempunyai kumparan seri melawan medan shunt disebut kompon lawan dan ini biasanya digunakan untuk motor atau generator-generator khusus seperti untuk mesin las.

Dalam hubungan kompon bantu yang mempunyai peranan utama ialah kumparan shunt dan kumparan seri dirancang untuk memberikan kompensasi MMF akibat reaksi jangkar dan juga tegangan drop di jangkar pada range beban tertentu. Ini mengakibatkan tegangan generator akan diatur secara otomatis pasa satu range beban tertentu.

Besar gaya gerak listrik pada generator dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain yaitu kecepatan putaran, jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluks, banyaknya fluks magnet yang dihasilkan oleh medan magnet, dan banyaknya jumlah kutub. Dengan memperbanyak atau menambah komponen yang telah disebutkan maka generator tersebut akan bertambah besar pula gaya gerak listrik. Karena gaya gerak listrik mempengaruhi kuat lemahnya daya yang dibangkitkan.

  

Generator dc penguat sendiri tipe seri

Konstruksi Generator DC Seri

Contoh makalah ini akan membahas lebih spesifik tentang generator seri yaitu sesifikasi generator DC dalam masing-masing jenis eksitasinya maupun tipenya tidak mempunyai bentuk fisik yang jauh berbeda, namun yang membedakan ialah rangkaian kelistrikannya, generator DC ini dibuat 

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodik / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.

Apabila ditinjau dari rangkaian kelistrikannya Generator DC seri pada lilitan penguat magnitnya disambung seri dengan lilitan jangkar dan jumlah dari lilitan penguat magnitnya lebih sedikit, namun luas penampangnya besar hal ini bertujuan agar hambatan lilitan penguatnya (Rs) kecil.

Dimana Rf sebagai lilitan penguat magnit, dan Ra sebagai tahanan jangkarnya (berupa lilitan jangkar) dan hubungan diantara kedua komponen tersebut tersambung seri.

Cara Kerja Generator DC Seri

Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara antara lain yaitu dengan menggunakan cicin seret yang akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik serta dengan menggunakan komutator sehingga menghasilkan tegangan DC.

 

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi, tetapi pada generator seri kumparan penguat magnitnya dihubung seri dengan kumparan jangkarnya, sehingga kumparan medannya mendapat penguatan tetapi namun hal itu terjadi apabila terdapat arus bebannya, itu sebabnya generator seri selalu terkopel dengan bebannya, dengan demikian maka tegangan terminal akan muncul di tiap-tiap kutubnya.

Teganan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2.4 (a) dan (c) pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 3.2.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret) maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin dengan dua belahan atau komutator, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positip.

Rotor dari generator DC akan menghasilkan suatu tegangn induksi yaitu, tegangan induksi bolak-balik. Komutator sendiri berfungsi sebagai penyearah tegangan AC. Besar tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya suatu arus eksitasi (penguat medan).

Teori yang mendasari terbentuknya GGL induksi pada generator ialah Percobaan Faraday. Percobaan Faraday membuktikan bahwa pada sebuah kumparan akan dibangkitkan GGL Induksi apabila jumlah garis gaya yang diliputi oleh kumparan berubah-ubah.Terdapat 3 pokok yang terkait mengenai GGL Induksi, yaitu :

1. Adanya flux magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet.

2. Adanya kawat penghantar yang merupakan tempat terbentuknya EMF.

3. Adanya perubahan flux magnet yang melewati kawat penghantar listrik.

Prinsip kerja generator DC menurut hukum Faraday :               

                          e = - N df/ dt

Dimana :           N =   Jumlah Lilitan

                          f  =   Fluksi Magnet

                               e  =  Tegangan Imbas, GGL

Dengan kata lain, apabila suatu konduktor memotong garis-garis fluksi magnetik yang berubah-ubah, maka GGL akan dibangkitkan dalam konduktor itu.

GGL dapat dibangkitkan oleh generator seri dengan beberapa syarat, yaitu :  
Mempunyai konduktor (hantaran kawat)

Mempunyai medan magnet
Terdapat gerak atau putaran dari konduktor dalam medan, atau terdapat fluksi yang berubah memtong konduktor tersebut.

Terhubung langsung ke bebannya sehingga akan timbul arus beban yang mengakibatkan terjadi penguatan pada kumparan magnitnya.

Karakteristik Generator DC Seri 

Generator seri ini memiliki kumparan medan penguat eksitasi yang dihubung secara seri dengan lilitan jangkarnya maka dari hal tersebut generator ini memiliki beberapa karakteristik yang kadang tidak di miliki pada generator jenis lainnya adapun beberapa karakteristik yang dimiliki oleh generator seri yaitu terletak pada rangkaian kelistrikannya. Spesifikasi kawat yang dipakai untuk kumparan penguat eksitasi medan magnit lebih sedikit dibandingkan lilitan jangkarnya namun luas penampangnya besar hal ini bertujuan agar hambatan lilitan penguatnya (Rf/Rs) kecil.

 

Dari rangkaian kelistrikan pada Gambar 2.6 maka dapat diperoleh rumus secara matematis :

Vt = Ia . Ra

Ea = Ia (Ra + Rf) + Vf

Dengan keterangan sebagai berikut :

Ea  = Tegangan yang dibangkitkan generator

Vt  = Tegangan pada terminal output beban

Vf  = Tegangan Pada kumparan seri

Ra  = Tahanan Jangkar

Rf  = Tahanan kumparan seri

Ia   = Arus Jangkar

Setelah memperoleh rumusan diatas maka dapat dianalisa bahwa generator seri akan membangkitkan tegangan apabila generator tersebut terhubung langsung dengan suatu beban.   Sehingga beban akan teraliri arus atau munculnya arus jangkar (Ia) oleh karena itu maka generator tersebut akan membangkitkan GGL Induksi.

Dari analisa sebelumnya GGL Induksi generator seri akan timbul apabila adanya aliran arus jangkar ke suatu beban, dari hal itu serta diperoleh rumusan secara matematis diatas di ketahui bahwa apabila arus beban naik maka tegangan yang dibangkitkan oleh generator seri nilainya ikut bertambah pula.

Generator seri mempunyai karakteristik luar sama persis dengan generator penguat terpisah pada saat terjadi beban nol atau tanpa beban, namun apabila generator seri tersebut tidak terhubung langsung dengan beban mengakibatkan tidak timbulnya GGL Induksi yang dibangkitkan.

Oleh karena itu generator seri mempunyai kelemahan yaitu tegangan output yang dihasilkan oleh generator tidak stabil nilainya (karena beban yang disuplai oleh generator akan berubah-ubah nilainya setiap saat tergantung pada penggunaanya) sehingga menyebabkan fluks magnet yang dihasilkan tidak stabil pula nilainya. Akan tetapi generator seri mempunyai daya output yang paling besar dari pada jenis generator lainnya.

Kesimpulan (Penutup)

Generator merupakan seperangkat alat listrik yang mengubah energi mekanis menjadi listrik listrik. Pada Generator DC, fluksi medan dihasilkan oleh rangkaian medan yang terdapat pada generator itu sendiri. Sehingga arus kemagnitannya dipengaruhi oleh nilai-nilai tegangan dan arus yang terdapat pada generator. Namun pada genertor seri harus dihubungkan langsung ke bebannya dengan hal tersebut maka GGL Induksi generator akan dapat dibangkitkan.

Pada Generator DC tipe seri ini memiliki beberapa karakteristik antara lain tegangan output yang dihasilkan oleh generator tidak stabil nilainya sehingga menyebabkan fluks magnet yang dihasilkan tidak stabil pula, arus beban naik maka tegangan yang dibangkitkan oleh generator seri nilainya juga bertambah pula, daya output yang dihasilkan oleh generator seri mempunyai nilai paling besar diantara jenis generator lainnya.

berikut contoh makalah kelistrikan tentang generator dc yang sedikit menambah referensi bagi anda, semoga bermanfaat dan terimakasih.